kajian peningkatan kandungan zat besi

5/10/2018 Kajian Peningkatan Kandungan Zat Besi

1/45

TRI HANDA YANIAFMITA FIBIUY ANTIINDAH PRA TIWI

NRP. A34303008l\f}Ul.A343Q3018NRP. A34304059

LOMBA KARYA TULIS MAHASISWA

KAJIANPENINGKATAN KANDUNGAN ZAT BESI (Fe), SENG (Zn),DAN BETA KAROTEN PADA TANAMAN SINGKONG(Manihot esculenta Crantz sin.) MELALUI TEKNOLOGI

BIOFORTIFIKASI

Disusun oleh:

Bidaog:Ilmu Pengetahuao Alam

INSTITUT PERT ANIAN BOG ORBOGaR

'Z007

t .r

, , ./ "


2/45

ii

LEMBAR PENGESAHAN

Karya Tulis yang berjudul:

KAJIAN PENINGKA TAN KANDUNGAN ZAT BESI (Fe), SENG (lo), DANBETA KAROTEN PADA TANAMAN SINGKONG

(Manihot esculenta Crantz sio.) MELALUI TEKNOLOGI BIOFORTIFlKASI

Oleh:Tri HandayaniArmita FibriyantiIndah Pratiwi

NRP A34303008NRP A343030 18NRP A34304059

Telah disahkan pada tanggal 18 April 2007

MengetahuiWakil Rektor III IPB

MenyetujuiDosen Pembimbing

Prof. Of. If. Yusuf Sudo Hadi. M. AgrNIP. 130687459

Dr. Ir. Nurul Khumaida, MSiNIP. 132 133 964


3/45

1 1 1

J(,."

KATAPENGANTAR,. .

3.4.

. .~+- 5.;

Puji syukur kehadirat Allah SWT yang telah melimpahkan rahmatNyasehingga penulis dapat menyelesaikan karya tulis ilmiah yang berjudul "KajianPeningkatan Kandungan Zat 'Besi (Fe), Seng (Zn), dan Beta Karoten padaTanaman Singkong (Manihot esculenta Crantz sin.) Melalui TeknologiBiofortifikasi"

Karya tulis ini tersusun akibat adanya bantuan dari banyak pihak. Olehkarena itu, pada kesempatan ini penulis ingin menyampaikan terimakasih kepada:1. Wakil Rektor III serta bagian Direktorat Kemahasiswaan Institut Pertanian

Bogor.2. Fakultas Pertanian IPB atas dukungannya

Departemen Agronomi dan Hortikultura alas dukungannyaIbu Dr. Ir..Nurul Khumaida, MS selaku dosen pembimbing dalam penyusunankarya tulis ini.Orang tua serta rekan-rekan mahasiswa yang penulis banggakan dan pihak-pihak yang turut mendukung baikmoVk maupun material, yang tidak dapatpenulis sebutkan satu per satu.

Penulis menyadari bahwa karya tulis ini tidak luput dari kekurangan, olehkarena itu penul is mengharapkan kritik dan saran yang membangun dalarn rangkapenyernpumaannya. Akhirnya, semoga karya tulis mi mampu memberikansumbangan bagi dunia ilmu pengetahuan secara luas.

Bogor, April 2007

Penulis

. /


4/45

IV

DAFfARISI Hal am anPENDAHULUAN .

Latar Belakang 1Perumusan Masalah .......... 4Tujuan Penulisan 5Manfaat Penulisan.... 5

TELAAH PUSTAKA :..................................... 6Singkong (Manilwr esculenta Crantz sin.) 6Penduduk Miskin di lndonesia 7Masalah Gizi (Malnutrisi) .. 8Zat Besi (Fe),Seng (Zn) dan Beta Karoten pada Tanaman 11Biofortifikasi 12

h-1ETODEPENULISAN 1 4

iSumber dan Jenis Data .Pengumpulan Data ..Analisis Data ..Penarikan Kesimpulan .

1 4141414. .

PEMBAHASAN .,15Perbaikan Tanaman Singkong dengan Kandungan Zat Besi (Fe),Seng (Zn), dan Beta Karoten Tinggi 15Peningkatan Kandungan Zat Besi (Fe), Seng (Zn), dan BetaKaroten pada Tanaman Singkong 16. Biofortifikasi melalui aplikasi pemupukan 16 .Biofortifikasi rnelalui pemuliaan tanaman konvensional , ;.... 20Biofortifikasi melalui rekayasa .genetika 23

Manipulasi penyerapan dan penyimpanan zat besi (Fe)dan seng (Zn) pada tanaman singkong , 24.ManipuJasi penyerapan dan penyimpanan beta karotenpada tanaman singkong :............ 25

Penurunan Kandungan Senyawa Anti Nutrisi ~ :................. 27Peningkatan Konsentrasi Promotor.. 28

KESIMPULAN DAN SARAN ~ 31Kesimpulan ~.............................................. 31Saran :.................................................................................... 32

DAFTAR PUSTAK..A. :.. .. .. .... . 3 3 '


5/45

Nomor

i

Nomor

DAFTAR TABEL

Teks1. Produksi dan Kebutuhan Singkong Indonesia Tahun2003-2005 ..2. Kandungan Nutrisi pada Singkong ..

Angka Kecukupan Energi, Vitamin A, Besi, dan Sengbagi Penduduk Indonesia .Kisaran Kandungan Fe, Zn, dan Beta Karoten pada Daundan Umbi dari 600 Genotip Tanarnan Singkong ..Rekapitulasi Hasil Penelitian Biofortifikasi Tanamanmelalui Aplikasi Pemupukan : .Rekapitulasi Hasil Penelitian Biofortifikasi Tanamanmelalui Pendekatan Rekayasa Genetik.. ..Rekapitulasi Hasil Penelitian Biofortifikasi Tanamanmelalui Penurunan Senyawa Anti Nutrisi ..Rekapitulasi Hasil Penelitian Biofortifikasi TanamanMelalui Peningkatan Konsentrasi Promotor :: ..

4.

5.6.7.

8.

- DAFTAR GAMBAR

1..2.

reksStruktur Beta Karoten (C4oHs6) .. ..

3.

Bagan Alir Absorbsi dan Translokasi Fe dan Zn padaTanaman .Bagan Alir Pemuliaan secara Konvensional TanamanSingkong (Manihot esculenta Crainzt sin.) yangmengandung Fe, Zn, dan Beta Karoten Tinggi. ..

4.5.6.

Ferritin c .. lalur Biosintesis Karoten :.: : ..Mekanisme Penerapan Teknologi .Biofortifikasi padaTanaman Singkong untuk Meneka..,Malnutrisi (Fe, Zn,dan Beta karoten) ; : ..

Hal am an

77

1 1

16

17?...._.)

27

28

Halarnan

10

18

.. 22.2426

30

v


6/45

RINGKASAN

TRI HANDA YANI, ARMIT A FIBRIY ANTI, INDAH PRA TIWI. KajianPeningkatan Kandungan Zat Besi (Fe), Seng (Zn), dan Beta Karoten padaTanaman Singkong (ManillOl esculenta Crantz sin.) Melalui TeknologiBiofortifikasi. Dibimbing oleh NURUL KHUMAIDA.

Kala kunci : Biofonifikasi, singkong, Fe, Zn, beta karotenKekurangan nutrisi terhadap zat gizi mikro (besi (Fe), seng (Zn), dan vitamin A)merupakan masalah utama kesehatan yang dialami lebih dari setengah pendudukdi dunia "ini (Mason dan Garcia, 1993). United Nations System StandingCommittee on Nutrition (2~04) menyatakan bahwa gejala ini banyak menyerang.wanita dan anak-anak usia pra sekolah. Di Indonesia, setidaknya terdapat 5 juraanak dari 18 juta anak balita menderita gizi kurang, sedangkan 1.7 juta terancamgizi buruk (Kompas, 2007).Singkong merupakan bahan pangan yang mudah diperoleh dan relatif murah,memiliki daya adaptasi lingkungan yang tinggi, teknik budidaya mudah, tidakmemerlukan banyak pupuk dan pestisida. Kandungan mikro nutrisi Fe padasingkong mentah sebesar 1.1 mg/IOO gram bahan, beta karoten 10 !1g/100 grambahan (Community Food System Data," 2007). Kandungan Zn pada singkong- ""anta,raA-i8mg/kg"bahan (White dan Broadley, 2005). Rekomendasi FAOfWHOtahun2000 kebutuhan manusia dewasa terhadap Fe, Zn, beta karoten masing-masing sebesar 10-15 mg, 12-15 rng, 800-1000 ug (dalam bentuk vitamin A).Kandungan Fe, Zn, beta karoten pada tanaman singkong belum sesuai denganstandar FAO/WHO. Oleh karena itu diperlukan upaya untuk meningkatkankandungan mikro nutrisi pada singkong, salah satunya melalui biofortifikasi.Biofortifikasi tanarnan singkong yang mengandung Fe, Zn, dan beta karoten

" .belum banyak dilakukan. Oleh karena itu diperlukan kajian mendalam mengenaiprospck pengembangan bio forti fikasi tanaman singkong yang mengandung Fe,Zn, dan beta"karoten, salah satunya adalah dalam bentuk karya-ilrniah.

~.


7/45

VII

Tujuan karya ilm iah ini untuk m em pelajari m etode perbaikan tanam an singkangyang mengandung Fe, In, dan beta karaten m elalui teknolcgi biofortifikasi,m em pelajari m etode peningkatan Fe, In, dan beta karaten pada tan~mansingkong, penurunan kandungan senyawa anti nutrisi yang menghambatp en yerap an F e, In, dan beta karoten, dan peningkatan konsentrasiprornotor yangberperan dalam peningkatan penyerapan Fe, In, dan beta karoten, Metodepenulisan dilakukan m elalui pengum pulan sum ber dan jenis data dilanjutkand en gan an al isis data d an lang kah terak hir ad alah penarikan kesimpulan.M etode peningkatan kandungan Fe, Zn, dan beta karoten pad a bagian tanam any an g d ik on su rn si d ilak uk an d en gan ap lik asi p em up uk an , p em uliaan k on ven sio naldan pendekatan rekayasa genetik. Pem upukan dilakukan dengan m em berikanpupuk makro dan mikro, Pemuliaan konvensional dilakukan melaluipengum pulan plasm a nutfah, seleksi, pengujian, dan perbanyakan. Pendekatanrekayasa genetika dilakukan m elalui karakterisasi dan pem asukan gen tertentuyang m engkode Fe, Zn, dan beta karoten.M etode penurunan kandungan senyaw a anti nutrisi yang m engham bat penyerapanFe, Zn, dan beta karoten dilakukan dengan m enurunkan konsentrasi asarn fitat,tanin, logam berat (C o, H g, Pb) m elalui teknik rekayasa genetika atau pem uliaansecara k on ven sio nal. M eto de p en in gk atan k onsen trasi p romo to r d ilak uk an d en ganm eningkatkan senyaw a yang m enstim ulasi penyerapan rnikro nutrisi pada tubuhm anusia. Beberapa bahan organik tertentu dapat m enstim ulasi penyerapan hara. rnikro pada tubuh manusia .yaitu ; asarnaskorbat, p-karoten,prote\n sistein

(cysteiney; dan asam am ino.Pernuliaan tanam an singkong perlu dilakukan untuk m eningkatkan kandungan Fe,Zndan beta karoten pada bagian yang dikonsum si. K ajian dan penelitian m asih. .perlu dilakukan terhadap perbanyakan tanam an singkong secara klonal pada hasilpem uliaan, pengaruh teknoiogi biofortifikasi pada tanam an singkong terhadapstatus gizi rnasyarakat, potensi tanam an singkong untuk m enyediakan m ikron utrisi selain F e, In, dan beta karoten, serta partisipasi dari berbagai pihak untukrnengem bangkan tanam an singkong yang kaya kandungan m ikro nutrisi.

", .. .


8/45

PENDAHULUAN

Latar BelakangKekurangan nutrisi terhadap zat gizi mikro (besi (Fe), seng (Zn), dan vitamin A)merupakan masalah utama kesehatan yang dialami lebih dari setengah pendudukdi dunia ini (Mason dan Garcia, 1993): Penelitian yang dilakukan oleh UnitedNations System Standing Committee on Nutrition (2004) menyatakan bahwagejala ini ban yak menyerang wanita dan anak-anak usia pra sekolah. DiIndonesia, setidaknya terdapat 5 juta anak dari 18 juta anak balita menderita gizikurang, sedangkan 1.7 juta terancam gizi buruk (Kompas, 2007). Akibatmalnutrisi ini dapat mengakibatkan penyakit yang lebih berat, Penelitian Uniceftahun 1998 (Kompas, 2007) menyimpulkan bahwa anak yang menderita giziburuk mempunyai IQ 11 poin lebih rendah dibandingkan dengan anak normal.Anak balita dengan keadaan gizi buruk akan mengalami keterlambatan belajarserta keterlambatan kecerdasan lainnya,

_ fi(Anemia gizi besi merupakan salah saru ma~alah utama sizi di Indonesia, yangy banyak diderita oleh anak balita (55.1%), anak sekolah (31%), ibu hamil (63.5%),dan pekerja kasar (35%) (Balai Besar Penelitian Tanaman Padi, 2006). Selain Fe,-mikro nutrisi lainnya yang dibutuhkan oleh tubuh adalah Zn. Mikro nutrisi Zndibutuhkan untukkesehatan sistem imunitas, perturnbuhan normal, pernbentukanjaringan dan membantu kerja beberapa jenis enzim. Gizi buruk akibat kekuranganvitamin A juga merupakan salah satu masalah gizi yang banyak diderita olehar iak-ar iak di Indonesia. Menurut data WHO, 100-140 juta anak-anak di duma. . . _ . __."mengalami kekurangan vitamin A dan 10juta diantaranya dial ami oleh anak balitaIndonesia (Kompas;2007).Indonesia merupakan negara agraris dengan sektor pertanian menjadi tulangpunggung perekonomian negara. Beras sebagai salah satu produk pang anpertanian andalan negeri ini telah dikonsumsi oleh 65.3% penduduk Indonesia(BPS, 2006). Konswnsi p~di - d i Indonesia telah menyurnbangkan energi, protein,dan zat besi masing-masing sebesar 63.1%, 37.7%, dan 25-30% dari totalkebutuhan tubuh manusia. Di Bangladesh dan Filipina, kebutuh~ 40~:: i5% Fe.


9/45

2

tubuh dipenuhidari mengkonsumsi beras (Balai Besar Tanaman Padi, 2006).Perubahan iklimglobal dalam setahun terakhir ini telah menyebabkan para petanikurang optimal dalam memanen hasil padi mereka sehingga terjadi kelangkaanberas. Adanya perubahan konversi lahan pertanian menjadi perumahan dan'industri juga menjadi faktor penyebab lain. Sebagai contoh, luas lahan pertaniandi Kabupaten Lampung mengalami penurunan, pada tahun 2006 tercatat 493.750ha sedangkan pada tahun 2007 hanya 467.057 ha. Produksi gabah k~ring giling(GKG) pun turun 4.94% (Kompas, 2007). Akibat lebih lanjut, ketersediaan berasmenjadi berkurang. Beras menjadi barang langka yang sulit untuk diperoleh. Parakonsumen harus membayar -dengan harga mahal untuk mendapatkan berastersebut. Menurut survei yang dilakukan Wiguna (2007) di Pasar Induk Cipinangpada bulan April ini harga beras berkisar Rp 4.050 - Rp 4.100 per kilogramPenduduk miskin kemudian tidak rnengkonsumsi beras karena relatif mahalsehingga kekurangan nutrisi padahal beras merupakan makanan pokok.Pemerintah kemudian mengambil Iangkah untuk melakukan impor beras. Padatahun 2006 irnpor beras mencapai 210.000 ton (Sawega, 2007). Namun tindakanin i tidak banyak berperan dalam menurunkan harga beras di pasar. Sejumlahpenduduk terutama .penduduk miskin mengalami kesulitan untuk membeli berasini, Angka resmi jum!ah masyarakat miskin saat ini adalah 39,1 juta orang(17.75%), dengan kisaran konsumsi kalori 2.100 kilokalori (kkal) atau gariskeiniskinan sekitar Rp 152.847 per kapita per-bulan (Wiguna, 7.007).Masyarakat yang tidak sanggup mengkonsumsi beras kemudian terpaksamengkonsumsi singkong, jagung at au yang lainnya sebagai sumber pangan.Singkong berfungsi sebagai makanansubstitusi ini merupakan bahan pangan yangmudah diperoleh dan relatif murah. Selain itu singkong merupakan tanaman yangmemiliki daya adaptasi lingkungan yang tinggi, teknik budidaya mudah, tidakmemerlukan banyak pupuk dan pestis ida.Meriurut data yang tercanturn pada Community Food System Data (2007)disebutkan bahwa kandungan. mikro nutrisi Fe pada singkong mentah sebesar 1.1

. "mgllOO gram bahan. Kandungan beta karoten pada singkong 10 ~gll 00 grambahan, White dan Broadley (2005)" .menyebutkan kandungan Zn pada. singkong

\


10/45

3

antara 4-18 rug/kg bahan. Menurut rekomendasi dari FAO/WHO tahun 2000kebutuhan manusia dewasa terhadap Fe, Zn, beta karoten masing-masing sebesar10-15 mg, 12-15 mg, 800-1000 ug (dalam bentuk vitamin A).Selarna ini kebutuhan Fe, Zn dan vitamin A banyak dipenuhi dari konsumsisayuran dan buah-buahan. Tetapi penduduk miskinkurang memiliki aksesterhadap sayuran dan buah-buahan. Penduduk miskin lebih banyak menkonsumsibahan pangan dengan kandungan karbohidrat lebih tinggi. Sehingga merekatermasuk golongan penduduk yang rentan terhadap masalah gizi.Singkong merupakan sumber karbohidratkedua paling banyak dikonsumsi olehpenduduk Indonesia setelah beras (BPS, 2006). Oleh karena itu diperlukan sebuahupaya untuk rneningkatkan kandungan mikro nutrisi pada bahan pangan sumberkarbohidrat altematif ini. Biofortifikasi diketahui merupakan salah satu rnetodeyang dapat dilakukan untuk meningkatkan kandungan mikro nutrisi pada bahanpangan. White dan Broadley (2005) dan Nestel, et al. (2006) mendefinisikanbiofortifikasi sebagai proses untuk meningkatkan konsentrasi ketersediaan elemenessensial pada bagian tanaman yang dapat dikonsumsi rnelalui teknig pemuliaan .konvensional maupun rnelalui proses bioteknologi moderen.Sampai dengan saat i~, biofortifikasi tanaman pangan barn dikembangkan padatanaman padi .. Salah satu produknya dikenal dengan "Golden Rice" yaitu padiyang. rnengandung beta .karoten. Para pemulia tanaman, saat ini juga mulaimengembangkan padi yang mengandung Fe lebihtinggi. Namun sampai .dengansaat ini, masyarakat belurn mengkaji upaya pengembangan biofortifikasi pada- - -tanaman singkong. Teknologi biofortifikasi belum dikembangkan pada komoditassingkong khususnya untuk meningkatkan kandungan Fe, Zn, dan beta karoten.Pengembangan biofortifikasi ini sesuai dengan Tujuan Pembangunan Milleniumyaitu untuk mengurangi dua per tiga rasio kematian anak di bawah lima tahun dantiga perempat kematian ibu melahirkan rnenurut United Nations DevelopmentProgramme (2003).Oleh karena itu diperlukan kajian . secara mendalam mengenai prospekpengembangan biofortifikasi tanaman singkong yang mengandung Fe, Zn, 'dan. beta karoten dan diperlukan pemikiran-pemikiran dalam upaya .p.engembangan


11/45

4

teknologi biofortifikasi tanaman singkong tersebut, salah satunya adalah dalambentuk karya ilmiah. Melalui karya ilmiah in i diharapkan dapat memberikansumbangan pemikiran dan membuka cakrawala masyarakat luas mengenaipemanfaatan teknologi biofortifikasi untuk meningkatkan kandungan Fe, Zn, danbeta karoten dalam upaya untuk mengurangi atau menekan masalah gizi,diversifikasi pangan, dan peningkatan status gizi masyarakat.

Perumusan Masalab

'';

Perubahan iklim global dan meningkatnya konversi laban pertanian yang telahmelanda Indonesia dalam setahun terakhir ini telah menyebabkan para petanikurang optimal dalam memanen hasil padi mereka sehingga terjadi kelangkaanberas. Akibatnya, ketersediaan beras menjadi berkurang .. Beras menjadi baranglangka yang suli t untuk diperoleh. Para konsumen harus membayar dengan hargamahal untuk mendapatkan beras tersebut. Penduduk miskin tidak mengkonsumsiberas dan mengalami kekurangan nutrisi padahal beras merupakan makananpokok. Penduduk yang tidak sanggup mengkonsumsi heras kemudian terpaksamengkonsumsi singkong, jagung atau yang lainnya sebagai sumber pangan.Singkcng berfungsi sebagai makanan substitusi ini merupakan bahan pangan yangmudah diperoleh dan relatif murah. .Namun karena kandungan rnikro nutrisi pada singkong terutama Fe.Zn, dan betakaroten belum mencukupi Angka Kecukupan Gizi (AKG) maka diperlukan usahaguna mencukupi AKG ini. Biofortifikasi merupakan suatu teknik bioteknologiyang dapat digunakan untuk mengatasi masalah ini.Adapun pennasalahan yang akan disampaikan pada karya ilm iah ini adalahbagairnana metode perbaikan tanaman singkong (crops improvement) yangmengandung Fe, Zn, dan beta karoten, metode peningkatan Fe, Zn, dan betakaroten pada tanarnan s~ngkong yang dikonsumsi, metode penurunan kan_dungansenyawa anti nutrisi yang menghambat penyerapaa Fe, Zn, dan beta karoten, daninetode peningkatan konsentrasi promotor yang berperan dalam peningkatanpenyerapan Fe, Zn s .danbeta karoten melalui teknologi biofortifikasi.


12/45

5

TujuanTujuan yang ingin dicapai melalui karya tulis ini adalah sebagai berikut:

1. Mempelajari metode perbaikan tanaman singkong (crops improvement)yang mengandung Fe, Zn, dan beta karoten melalui teknologibiofortifikasi.

2. Mempelajari metode peningkatan Fe, Zn, dan beta karoten padatanarnansingkong melalui teknologi biofortifikasi.

3. M em pelajari m etode penurunan kandungan senyaw a anti nutrisi yangmenghambat penyerapan Fe, Zn, dan beta karoten.

4. Mempelajari metode peningkatan konsentrasi promotor yang berperandalam peningkatan penyerapan Fe, Zn, dan beta karoten.

ManfaatHasil penulisan karya ilmiah ini diharapkan dapat:

1. Dipelajari potensi pengembangan biofortifikasi pada tanaman singkong.2. Dipelajari informasi teknik perbaikan tanaman singkong (crops

improvement) yang mengandung Fe, Zn, dan beta karoten.- - -3. Pemikiran dan cakrawala masyarakat luas terhadap biofortifikasi menjadilebih terbuka khususnya mengenai penarnbahan Fe, Zn, dan beta karotenpada tanaman singkong.

4. Khasanah ilmu bioteknologi tanaman menjadi lebih diperkaya khususnya- .dalam pemanfaataan singkong melalui biofortifikasi Fe, Zn, dan betakaroten.

5. Diversifikasi pangan menjadi lebih 'beragam dengan adanya bahan pangan.singkong yang mengandung Fe, Zn, dan beta karoten lebih ti":ggi.


13/45

6

TELAAH PUST AKA

Singkong (Manihot esculenta Crantz sin.)Singkong merupakan tanaman perdu dengan nama lain ubi kayu, ketela pohon,atau kasape. Singkong berasal dari benua Amerika, tepatnya dari negara Brazil.Penyebarannya hampir ke seluruh dunia, antara lain: Afrika, Madagaskar, India,Tiongkok. Singkong berkembang di negara yang terletak antara 30oLS-LU danmasuk ke Indonesia pada tahun 1852 (BPPT, 2007).Tanaman singkong termasuk genus Manihot, spesies Manihot esculenta Crantzsin. Varietas-varietas singkong unggul yang. biasa ditanarn, antara lain: Valenca,Mangi, Betawi, Basiorao, Bogor, SPP, Muara, Mentega, Gading, Andira 1, Andira2, Andira 4, Malang I, dan Malang 2 (BPPT, 2007).

Di Indonesia, singkong menjadi makanan bahan pangan pokok setelah beras danjagung. Manfaat daun singkong sebagai bahan sayuran merniliki protein cukuptinggi, atau untuk keperluan yang lain seperti bahan obat-obatan. Kayunya dapatdigunakan sebagai pagar kebun atau didesa-desa sering digunakan sebagai kayubakar untuk memasak. Melalui perkembangan teknologi, singkong dijadikanbahan dasar pada industri makanan dan bahan baku industri pakan. Selain itudigunakan pula pada industri obat-obatan (BPPT, 2007). Pemanfaatan singkong diIndonesia masih terbatas. Sebagian besar diolah menjadi produk setengah jadi .berupa tepung tapioka, tepung kasava, dan gaplek. Produksi kasava yang 19.4 jutaton, hanya 59% yang diolah untuk industri (Sawega., 2007).Di dunia singkong merupakan komoditi perdagangan yang potensial. Negarasentra singkong adalah Thailand dan Suriname. Sentra utama singkong diIndonesia di Jawa Tengah dan Jawa Timur (BPPT, 2007). Sawega (2007).menyebutkan -bahwa pem~rintah sejak tahun 2002 telah menetapkan tujuh. provinsi sentra produksi singkong, yaitu Lampung, Jawa Barat, Jawa Timur, Jawa

TengahDl Yogyakarta., Nusa Tenggara Timur, dan Sulawesi. .Produksi dan kebutuhan singkong dan tahun 1003 sampai tabun 2005 terns.mengaiami . peningkatan (BPS, .200f)). Peningkatan produksi dan kebutuhansingkong dapat dilihat pada Tabel 1.


14/45

7

Tabel I. Produksi dan Kebutuhan Singkong Indonesia Tabun 2003-2005Tabun Produksi (ton) Kebutuhan (ton)2003 18.523.810 15.991.0002004 19.424.707 15.365.0002005 19.321.183 16.336.000Sum ber : Badan Pusat Statistik (2006)

Produktivitas singkong tertinggi dibanding enam komoditas pertanian utama yanglain yaitu padi, jagung, ubi kayu, ubi jalar, kacang tanah, kedelai, yaitu 12.2tonlha (BPS, 2001 dalam Sawega 2007), sedangkan padi 3.8 tonlha dan gandum1.8 tonlha. Produksinya per tahun cukup besar, yaitu mencapai 19.4 juta ton (BPS,2004 do/am Sawega 2007).Tanaman singkong merupakan tanaman ya~g menyimpan fotosintatnya berupakarbohidrat di umbi akar. Karbohidrat ini menyusun 33.7% dan seluruhkomponen umbi akar (Community Food System Data, 2007). Komposisi nutrisiyang terkandung dalam singkong disajikan pada Tabel 2.

Tabel 2. Kandungan Nutrisi pada Singkong (Manihot esculenta Crantz sin.)Nutrisi Korn po sis i n utris i 1I00g (b ag ia n ya ng d ik on sumsi)

E nergi, K kalProtein, gLernak, gKarbohidrat, gKalsium , m gBcsi, mg .

B elum d io la h Setelah diolah139 1060.6 0.60.2 - -0.133.7 25.730 j6

. 1.18 0.40.8-1.310 Sedikit2- Sedikit1 Sedikit

0.02 0.020.6 0.650.0 34.00.4-0.9

Beta-karoten, ugVitamin A, RE-~gVitamin A, RAE-JlgRiboflavin, mgNiacin, O lg .Asam askorbat, mgSengSumber: Community Food System Data (2007)

White and Broadley (2005)

Penduduk Miskin di Indonesia

;;Sensus penduduk yang dilakukan oleh Badan Pusat Statistik tahun 2003menunjukkan bahwa jumlahpenduduk ,Indonesia pada tahun 2003 sebesar 205


15/45

8

jutaSensus berikutnya yang dilakukan pada tahun 2006 mengenai jumlah.penduduk miskin (penduduk yang berada dibawah garis kemiskinan)menunjukkanbahwa jumlah penduduk miskin di Indonesia pada bulan Maret2006 sebesar 39.05 juta (17.75%). Dibandingkan dengan penduduk miskin padaFebruari 2005 yang berjumlah 35.10 juta (15.97%), berarti jumlah pendudukmiskin meningkat sebesar 3.95 juta (BPS, 2003).Pada tahun 1990 menurut BPS (2003) sekitar 30% penduduk Indonesia tinggal diperkotaan dan 70% sisanya tinggal di pedesaan. Data pada tahun 2000menunjukkan perbandingan jumlah penduduk di perkotaan dan pedesaan menjadi38:62 dan diperkirakan pada tahun 2020 menjadi 50:50.Berdasarkan data yang dikeluarkan BPS bahwa pada bulan Maret 2006,sumbangan garis kemiskinan makanan terhadap garis kemiskinan sebesar 74.99%.Komoditi yang penting bagi penduduk miskin adalah beras. Pada Maret 2006,persentase pengeluaran beras terhadap total pengeluaran sebulan untuk pendudukmiskin sebesar 23.10%, bahkan di perdesaan persentase ini mencapai 26.08%.Stznbangan pengeluaran beras terhadap Garis Kemiskinan mencapai 34.91% diperdesaan dan 25.98% di perkotaan. Dengan demikian kenaikan harga beras akanberpengaruh besar kepada penduduk miskin (Berita Resmi Statistik, 2006).

Masalah Gizi (Malnutrisl)Masalahgizi rnerupakan gangguan pada beberapa segi kesejahteraan peroranganatau masyarakat yang disebabkan oleh tidak terpenuhinya kebutuhan akan zat giziyang diperoleh dari makanan (Baliwati dan Rimbawan, 2004). Menurut ahli gizi. .(Anonim, 2007) malnutrisi dapat terjadi oleh . karena kekurangan gizi(undernutrisi) maupun karena kelebihan gizi (ovemutrisiy keduanya disebabkanoleh ketidakseimbangan antara kebutuhan tubuh dan asupan zat gizi esensial.

. . .

Baliwati dan Rimbawan (2004) mengelompokkan masalah gizi menjadi masalahgizi makro dan mikro ..Jenis masalah gizi makro yang terjadi adalah kurang energiprotein (KEP) sedangkan masalah gizi mikro an~a lain kurang vitamin A(KVA), anemi.a gizi besi (AGB), gangguan akibat kekurangan iodium (GAKI)-dan

. kurang Zn ..


16/45

9

Zat besi (Fe)Zat besiesensial untuk. pembentukan (formasi) sel darah merah, dan jugadibutuhkan untuk sirkulasi sebab sel darah merah mengangkut oksigen keseluruh tubuh, komponen dan berbagai jenis enzim, dan vital untukproduksi energi. Gejala defisiensi dari Fe ini yaitu anemia, kulit pucat,lidah sakit (sore tongue), kecapaian (fatigue), kelesuan, kehilangan nafsumakzn, mual-mual (nausea), sensitivitas terhadap cuacadingin. Zat besidapat diperoleh biji pumpkin (sejenis labu), almon, prern (prune), kacangmete, kismis (raisins), kacang brasil, walnut (sejenis kenari), kunna, bijiwijen, kacang pikan (sejenis kemiri) (Anonim, 2007). Wikipedia" (2007)menyebutkan bahwa Fe dapat diperoleh dari daging, ikan, unggas, kacang-kacangan, dan sayuran daun.Kekurangan Fe dianggap sebagai masalah gizi mikro yang paling serius dinegara berkembang karena kurang lebih 2-5 juta orang rentan terserangmalnutrisi pada berbagai tingkat umur. Gangguan akibat kekurangan Fe diIndonesia masih menunjukkan prevalensi yang cukup tinggi, PadaKompas (2007) dilaporkan terdapat prevalensi anak balita yangkekurangan Fe (anemia gizi) sebesar 26.8 %. -Singkong sebagai swnber pangan kedua setelah beras telahrnenyumbangkan zat besi sebesar 1.1 mg/IOO gram ~ai1an (CommunityFood System Data, 2007). FAO/WHO (2000) menyebutkan bahwakebutuhan manusia dewasa terhadap Fe sebesar 10-15 mg.

Seng (Zn1

. ..)

Mineral m.ikro Zn berperan dalam berkerjanya lebih dari 200 jenis enzim.Selain itu unsur ini berperan sebagai antioksidan dan berperan dalamfungsi membran. Seng dibutuhkan untuk kesehatan sistem imunitas,pertumbuhan normal, dan pembentukan jaringan. Seng juga lebih banyakdibutuhkan ketika jaringan baru harus dibentuk, misalnya untuk pemulihandari .pembedahan, pernulihan luka bakar; mineral peningkat imunitas yangpaling penting dan membantu tubuh memerangi infeksi. Gejala defisiensi


17/45

10

Zn dapat menyebabkan pertumbuhan terhambat dan daya kekebalan tubuhmenurun. Bahan makanan sebagai swnber pangan yang tinggi kandungan .Zn diantaranya tiram, makanan laut, hati, lembaga gandum, ragi, daging,telur, unggas dan ikan (Baliwati dan Rimbawan, 2004 d a n Anonim, 2007).Vitamin ABaliwati dan Rimbawan (2004) mendefinisikan vitamin sebagai zatorganik yang diperlukan tubuh dalam jumlah sedikit tetapi penting untukmelakukan fungsi metabolik danharus didapat dari makanan. Manusiamemerlukan hampir semua vitamin dari makanan karena tubuh tidak dapatmembuat sendiri. Tubuh manusia dapat membuat zat-zat tertentu menjadivitamin. Zat yang dapat diubah menjadi vitamin disebut provitamin.Vitamin A berfungsi dalam proses penglihatan, pertumbuhan, reproduksi,perkembangan tulang, kekebalan, mempertahankan jaringan epitel,mengurangi angka kesakitan dan kematian anak. Apabila terjadi defisensivitami~~ A dapat mcnyebabkan buta senja, xerophtalmia, pertumbuhanterhambat dan kulit terganggu. Vit:am.in A dapat diperoleh dari minyakikan, hati, mentega, susu, keju, sayuran daun hijau tua, sayuran dan buahberwama kuning (Baliwati dan Rimbawan, 2004). Beta karoten dikenalsebagai provitamin A, karena beta karoten merupakan salah satu prekursorurarnavitamin A pada tubuh manusia. Karoten dapat disimpan dalam hatidan diubah menjadi vitamin A sesuai kebutuhan, dan membuatnyamenjadi provitamin. Beta karoten dengan rumus kimia C4oHs6 tersusundari 8 unit isoprene dimanapada masing-masing ujungnya membentuk .lingkaran beta karoten (Anonim, 2007).

Gambar l.-Struktur Beta karoten-(C4oH s 6 )Kebutuhan manusia terhadap mineral rnikro dan vitamin berbeda tiap umur, jeniskelamin dan kondisi kesehatan. Unsur mineral mikro harus selalu terpenuhi, jika

.. L '. T L Tkekurangan dapat rnenyebabkan gangguan fungsi fisiologis, Angka .kecukupan

f


18/45

1 1


19/45

12

Peranan unsur mikro dalam metabolisme tanaman sangat komplek. Besi berperandalam pertumbuhan dan perkembangan tanaman sebagai kofaktor dari berbagaienzim. Sebagian besar dari Fe ini dijumpai sebagai bagian kloroplas dan sangatesensial dalam pembentukan klorofil. Seng merupakan penyusun dari berbagaienzirn meliputi dehidrogenase, diantaranya dehidrogenase alkohol dan laktat.Disamping itu Zn juga berfungsi sebagai kofaktor berbagai enzim tetapi tidakmempunyai kekhususan yang tinggi (Soepardi, 1983).Ion hara masuk ke dalam sel akar dengan cara difusi atau aliran massa menembusmembran dan masuk ke dalam sitoplasma dan vakuola. Ion hara dalarn seltanaman selanjutnya akan bergerak menuju bagian tanaman seperti daun melaluitransport protein yang berada pada rnembran.plasrna sel (Frossard, et al., 2000).Beta karoten merupakan salah satu karotenoid pada tanaman yang banyakditemukan pada plastid berwarna (kromoplas) di akar, batang, daun, bunga danbuah berbagai tumbuhan. Karotenoid adalah salah satu pigmen tanaman yangmemberikan warna kuning sampai jingga (Salisbury dan Ross, 1995).Penurunan sifat konsentrasi beta karoten pada tanaman ditentukan oleh dua gen.Gen pertama mengatur transportasi prekursor beta karoten dari akar ke pucuk.Gen kedua bertanggung jawab .pada proses biokimia yang mempengaruhiakumulasi beta karoten dalam akar (Welch dan Graham, 2004). Menurut Datta etal. (2006) gen yang mengkode enzim pada biosintesis beta karoten yaitu phytoenesynthase (psy) andphytnene desaturase (crtI) ..

BiofortifikasiWhite dan Broadley (2005) dan Nestel, et al. (2006) mendefinisikan biofortifikasisebagai proses. untuk meningkatkan konsentrasi ketersediaan elemen essensialpada bagian tanaman yang dapat dikonsurnsi rnelalui. teknik pemuliaankonvensional rnaupun bioteknologi . moderen. Haas dan Miller (2006)

. ..menarnbahkan fortifikasi adalah penarnbahan komposisi bahan pada bahanmakanan untuk meningkatkan konsentrasi elemen dari bagian makanan.Fortifikasi merupakan. salah satu strategi utama yang ditujukan untukmeningkatkan kualitas nutrisi pangan di negara maju.


20/45

13

Biofortifikasi untuk peningkatan nutrisi mikro pada makanan pokok, dilakukanbaik melalui persilangan tanaman secara tradisional maupun dengan teknikmolekuler (Welch dan Graham, 2004). Fortifikasi bahan pangan dengan Fe, Zn,dan vitamin A mampu meneegah secara signifikan jumlah kematian bayi dananak-anak serta mempunyai daya tarik yang lebih besar pada pihak yangbertanggung jawab terhadap kesehatan (Horton, 2006).Hasil penelitian dari The Consultative Group on International AgriculturalResearch (CGIAR), (2002) menyatakan makanan pokok yang mempunyai potensigenetik untuk ditingkatkan kandungan Fe dan Zn diantaranya adalah beras (Oryzasativa), gandum (Tritricum aesticum), jagung (Zea mays), buneis (Phaseolusvulgaris) dan singkong (ManillOt esculentat,Secara teori biofortifikasi dapat dilakukan dengan meningkatkan jumlahkandungan mikro nutrisi pada bagian tanaman yang dapat dimakan pada tanamanpokok. Oi sisi lain, peningkatan konsentrasi kandungan dengan meningkatkanpenyerapan senyawa promoter (asam askorbat, p-karoten, protein sistein(cysteine), dan asam amino), mengurangi konsentrasi senyawa inhibitorpenyerapan mikronutrisi (asam fitat, .tannin, senyawa fenolik, dan logam berat)(Frossard, et aI., 2000; Welch, 2002; White dan Broadley, 2005).


21/45

14

METODE PENULISAN

Sumber dan Jenis DataData yang digunakan dalam karya ilmiah ini bersumber dari berbagai referensidan literatur yang reievan dengan topik pennasalahan yang dibahas. Referensi danliteratur diperoleh baik melalui media cetak maupun elektronik. Validitas danrelevansi referensi yang digunakan dapat dipertanggungjawabkan. Jenis data yangdigunakan adalah data sekunder, baik bersifat kualitatif maupun kuantitatif.

Pengumpulan DataPenulisan karya ini menggunakan metode studi pustaka yang didasarkan atas hasilstudi terhadap berbagai literatur yang saling berhubungan satu sarna lain, relevandengan kajian tulisan serta mendukung uraian atau analisis pembahasan.

Analisis DataPengolahan data dilakukan dengan eara menyusun seeara sistematis dan logis.Teknik analisa data dilakukan dengan analisis deskriptif argumentatif, dengantulisan bersifat deskriptif, menggarnbarkan proses biofortifikasi mikro nutrisi

- yaitu Fe, Zn, dan beta karoten pada tanarnan singkong.

Penarikan KesimpulanSetelah proses analisis, selanjutnya dilakukan proses sintesis denganmenghubungkan antara per:umusan masalah, tujuan penulisan dan pembahasan.Langkah berikutnya dilakukan penarikan kesimpulan secara umum. Berdasarkankesimpulan tersebut kemudian direkomendasikan beberapa hal sebagai upayatraasfergagasan.


22/45

15

PEMBAHASAN

Perbaikan Tanaman Singkong dengao Kandungan Zat Besi (Fe), Seng (Zn),dan Beta Karoten Tinggi "Singkong merupakan sumber makanan pokok yang palingpenting setelab padi dinegara tropis. Kurang lebih terdapat 70 juta penduduk yang rnendapat lebih dari500 kalori/hari dari singkong. Pcnduduk ini sebagian terdapat di Afrika dan Brazil(Cock, 1985) dan sisanya terdapat di Asia (Kawano et al., 1998).United Nation Industrial Development Organization (UNIDO) atau Badan PBB dibidang Pembangunan Industri telah mencatat bahwa Indonesia sejak tahun 1982merupakan negara penghasil singkong terbesar ketiga (13.3 juta ton) setelah Brasil(24.5 juta ton), Thailand (13.5 juta ton), disusul Nigeria (11 juta ton), India (6.5juta ton). Total produksi singkong dunia 122.1 juta ton/tabun (Suriawiria, 2002).Komoditas singkong inj berpotensi untuk terus dikembangkan mengingatkebutuhan terhadap komoditas ini terus meningkat (BPS, 2006). Hal ini diperkuatoleh penelitian CGIAR (2002) bahwa singkong (M esculenla) memiliki potensiagronomi dan genetik untuk kandungan Fe, Zn, dan beta karoten. Hal in i

I

mengingat singkong merupakan tanaman yang memiliki daya adaptasi lingkunganyang tinggi, teknik budidaya mudah, tidak memerlukan banyak pupuk dan" pestisida. "Umbi" singkong menjadi salah satu altematif pangan yang menyediakan kalori

;

-yang cukup tetapi tidak memenuhi kandungan Fe,Zn, dan beta karoten yang _dibutuhkan oleh tubuh. Daun singkong sendiri mempunyai kandungan mineralyang tinggi dan kandungan karoten 100 kali lebih tinggi daripada urnbi, tetapikonswnsi daun singkong menempati porsi yang kecil dari total konswnsi umbisingkong, Singkong juga diketahui memiliki variasigenetik untuk -kandunganmikronutisi . (baik vitamin dan mineral) yang cukup signifikan. Data yang. diperoleh darievaluasi sekitar 600 genotip singkong hasil koleksi dari The Centro.Intemacional de Agricultura Tropical (CIA T) diketabui kandungan Fe, Zn, dan" karoten pada urnbi akar dan daun bervariasi antar genotip (Chavez, et al., 2002).Secaralebih jelas dapat dilihat padaTabeld.


23/45

16

Tabel4. Kisaran Kandungan Fe, Zn, d a n Beta Karoten pada Daun d a n Umbi dari600 Genotip Tanaman Singkong.

Mikro nutrisi Daun (mgt 100 gram bahan)Minimal MaksimalUmbi (mg/IOO gram bahan)Minimal Maksimal

Zat Besi (Fe)Seng (Zn)Beta Karoten

1.190 26.0000.151 1.50512.050 96.420

0.060 2.3000.026 0.3700.102 0.040

Sumber : Chavez, et al. (2002).Singkong merupakan salah satu bahan pangan yang dikonsumsi untuk memenuhikebutuhan kalori, mineral esensial, dan vitamin yang dibutuhkan oleh tubuhmanusia. Namun karena adanya perbedaan kandungan mikro nutrisi pada setiapgenotip tanaman singkong, maka perlu dilakukan suatu upaya untukmeningkatkan kandungan mineral mikro dan vitamin pada tanaman singkong.Peningkatan kandungan mikro nutrisi tersebut dimaksudkan untuk mengatasimalnutrisi melalui pengkayaan kandungan mikro nutrisi tanaman singkongkhususnya pada bagian yang dapat dimakan (umbi dan daun). Terdapat beberapastrategi untuk meningkatkan kandungan mikro nutrisi (Fe, Zn, beta karoten)tanaman singkong ini yaitu Il);elalui'1) pernupukan, 2) pemuliaan konvensionaldan 3) pendekatan rekayasa genetik sebagai proses biofortifikasi.Pada biofortifikasi perbaikan tanaman singkong selain melalui ketiga cara tersebutdi atas, juga dapat dilakukan melalui pendekatan yang lain. Pendekatan tersebutyaitu dengan car-a menurunkan kandungan senyawa anti nutrisi yang dapat

" -menghambat ketersediaan mikro nutrisi (Fe, Zn, beta "karoten) serta denganmeningkatkan .kandungan senyawa-senyawa tertentu (promotor) yang dapatmeningkatkan ketersediaan mikro nutrisi pada bagian tanaman yang dikonsumsi.

Peningkatan Kandungan Zat Besi (Fe), Seng (Zn), dan Beta Karoten padaTanaman Singkong "Biofortifikasi melalui aplikasi pernupukan

. . Pupuk banyak digunakan oleh para petani untuk meningkatkan hasil dankualitas tanarnan. Aplikasi pernupukan "dapat menyumbangkanpeningkatan kandungan mikro nutrisi pada makanan pokok khususnya

, . -' .'pada bagian yang dikonsurnsi. Pada Tabel 4 disajikan .rekapitulasi hasil

;;


24/45

1 7

penelitian yang telah dilakukan pada berbagai tanaman pangan olehbeberapa peneliti terkait dengan biofortifikasi m elalui aplikasi pem upukan.

Tabel 4. Rekapitulasi H as il P en elitia n Biofortifikasi Tanaman melalui AplikasiPemuj?:ukan

No. Perlakuan Tanaman Hasil SumberI. Metode aplikasi Gandum Hasil tanarnan dan kandungan Zn Yilmaz, et

pupuk m ikro Zn dalam biji gandurn berbeda 0 1 ., 1 99 7y an g b er be da2. Jenis pupuk Fe Shorghum . Pernupukan dengan Fe-EDDHA Frossard, etFe-EDDHA a ta u F e-EDT A le bih e fisien 01.,2000Fe-EDTA daripada FeS04

FeS04 - P em up uk an F e m en in gk atk anh as il ta nama n te ta pi s ed ik itm ening katkan k andu ng an Fe p ad abulir., Perlakuan Wortel Kandungan beta karoten naik dari Habben,.

pupuk N dari 113 mg /IOO b er at k erin g m e nja di 19720':; g N/po t 126 mg/IOO b erat k erin g (n aik dalammenjadi 2,4 g 12%) Welch,N/po t - 2004' .4. Perlakuan Wortel - K om bin asi p up uk m en in gk atk an Vereecke,

kombinasi a kumula si b eta k ar ote n 42% 1979pupuk N, P, K , - Perlaku an pu pu k K m en in gk atkan dalamdan Mg be ta k ar ot en 27% Welch,- Perlakuan pupuk M g 2004m en in gk atk an b eta k aro ten an ta ra42%-30%

5. Aplikasi pupuk Sereal, - M arnp u m ening katkan h asil Frossard, etZ nS04 pada jagung, ta n ar na n s ec ar a e fi sie n 01.,2000tanah yang gandum , - K andungan Zn dalam bulirrend ah u r.sur Z n kacang- meni ngk at s ec ar a s ig n if ik an

kacangan6. Penambahan Sereal, Sed ik it pening katan F e pada bagian Welch,unsur Fe pada kacang- b iji d an b uiir y an g d ik on su rn si 2004ta n am a n kacangan7 . Pen ingka tan Buncis P en in gk ata n k an du ng an Z n sec ara Welch,

ketersediaan n ya ta p ad a b iji b un cis 2004unsur hara Zn8. Kombinas i Beberapa - In, N i, S e, d an I b erp en ga ru h Welch, -pupuk N , P , K , jenis n yata pad a ak um ulasi nu trisi di 2004S d anjenis tan am an b ag ia n ta na rn an y an g d ik on su rn sipu pu k m ikro - Fe, S, V dan Cr tidak berpengaruh-_Zn, N i, Se, dan I nyata pada akum ulasi nutrisi di-Fe, B , V dan C r b ag ian ta nama n y an g d ik on sumsi

9. Aplikasi pupuk Sereal - M ening katk an h asil tanarn an dan Cakmak,Zn kandungan Z n pada bulir 2006- Aplikasi melalui tanah dan daunrn en in gk atk an k an du ng an Z nsekitar 35 mg/k g b ah an

Ke te ra ng an : D is ar ik an d ar i B e rb ag a i S u rn b er. .


25/45

Aplikasi pernupukan, baik pupuk makrodan mikro dimungkinkan dapatmeningkatkan kandungan mikro nutrisi pada tanaman singkong. 8esarnyaakumulasi mikro nutrisi dikendalikan oleh beberapa proses diantaranyapenyerapan rnikro nutrisi oleh sel-sel akar, pergerakan rnikro nutrisi dariakar ke pucuk, dankemampuan jaringan daun untuk mengisikan elemennutrisi tersebut ke pembuluh f1oem. Pembuluh floem tersebut kemudianmenyalurkan mikro nutrisi ke bagian yang dapat dikonsumsi (Welch,2004). Secara lebih jelas, mekanisme ini dijabarkan pada Gambar 2.

r " ' F ~ ~ ' z ~ " d ~ ' i ~ ~ ' b ~ ~ ~ ~ k " " ' jlio n, k ela t-io n r - - -:.~.;"m":::::::":, r..", ..,,, :,, w , , : jAbsorbsi me l aluimekan isme p ro te intra nsp or d an io nchannelpadam embra n p la sm a se 1Fe, Zn larut dalam aird alam b en t u k io nbebas I kornplekmo1ekulorganik~aa " "",,".""""H""""U04UI Fe-protein, -Zii-enzim

............................................ u

Ap li ka si P emupukan+

Men in gk atn ya F e, Z n d i d ae rahperakaran

+A kar tanam an : Fe, Zn m asuk

1- s el a ka r ta naman me la lu i ja lu r ~s ir np la s d an apop la s. .j...._ F e, Z n d itra nslo kc sik an k e ~ucuk I d au n rn ela lu i x ilem

+1 - D aun : Fe, Z n p enting d alamt- . p roses fo tos in res isr

S eb ag ia n te tap b era da d id au n u ntu k d ig un ak andal am p ro se s f ot os in te si s

, Sebag ian d it ransport as ikanb er sama h as il f oto sin ta t k e

umbilbiji

18

pH , kapas it as tu ka rkat ion, akt iv i tasmikroorganisme,s tru ktu r ta na h, d ank an du ng an a ir.St imulasi per tukaranio n H', komponenk omp le k-min era l d anpereduksiD ay a te ka n ak ar, d ay ais ap d au n, d ay akapilaritas

. . . . . .

Gambar 2. Bagan Alir Absorbsi dan Translokasi Fe dan Zn pada Tanarnan_ Kete rangan :

~ : Jalurtransportasi.......... : F ak to r y an g m empe ng aruh i. . .Frossard, et al. (2000) dan Welch (2004) menyatakan bahwa peningkatan

kandungan mikro nutrisi pada bagian tanaman yang dikonsumsi melaiuiaplikasi pemupukan dipengaruhi faktor Iingkungan yaitu. tire tanahllahan

-. .-(tingkat kesuburan tanah, pH, kandungan bahan organik, sifat dan ciritanah). Selain itu praktek budidaya tanaman juga berpengaruh terhadap


26/45

19

kandungan mineral esensial dalam tanaman, misalnya tipe, metodeaplikasi dan dosis pupuk, dan sistem pertanamannya.Pada ekosistem tanaman. yang rendah kandungan unsur hara, seperti yangterdapat di negara berkembang, produksi tanaman terbatas akibatrendahnya kandungan N, P, dan K dalam tanah. Pada kondisi tersebut,aplikasi pupuk N, P, dan K dapat meningkatkan pertumbuhan dan jurnlahakar sehingga dapat meningkatkan serapan -Fe dan Zn dari tanah ketanaman (Frossard, et al., 2000).Pada praktek budidaya tanaman singkong di Indonesia, para petani jarangmenggunakan pupuk baik pupuk organik maupun anorganik. Hal inidikarenakantanaman singkong merupakan tanaman yang mudahberadaptasi pada berbagai kondisi lingkungan tanam. Namun di sisi lain..tanaman singkong membutuhkan asupan hara makro dan mikro untukmeningkatkan potensi agronominya. Pada tanaman singkong, pengaruhaplikasi pupuk untuk meningkatkan kandungan mikro nutrisi (mineralmaupun vitamin) khususnya pada bagian singkong yang dikonsurnsi (umbiatau daun) belum banyak dipelajari. Sehingga perlu dilakukan penelitianuntuk mengetahui apakah aplikasi pemupukan berpengaruh terhadappeningkatan kandungan mikro nutrisi pada umbi dan daun singkcng.Pada tanaman singkong, strategi pemupukan untuk meningkatkankandungan Fe, Zn, dan beta karoten dimungkinkan dapat dilakukandengan mengadopsi cara-cara di atas (Tabel 4). Pemupukan Fe dilakukandengan mengaplikasikan pupuk mikro yang mengandung Fe-EDDHA atauFe-EDTA melalui penyemprotan pada daun. Pemupukan z it dilakukandengan cara mengaplikasikan pupuk mikro yang mengandung ZnS04 yangdiberikan langsung pada tanah. Perlakuan pupuk hara makro yangmengandung N, P, K, dan Mg yang diberikan langsung pada tanah dapatmeningkatkan konsentrasi beta karoten.

.Penggunaan strategi aplikasi pemupukan untuk meningkatkan kandunganmikro nutrisi (mineral mikro dan vitamin) khususnya pada bagian tanaman

. .yru:t. dikonsumsi (umbi singkor.g) menghadapi beberapa kendala, Kendala


27/45

20

tersebut yaitu penambahan biaya input pupuk (baik pupuk mikro maupunpupuk makro) dan tenaga kerja sehingga akan rneningkatkan biayaproduksi yang kemudian berirnbaspada peningkatan harga singkong.Meningkatnya harga singkong ini akan membuat penduduk miskinmemiliki kesulitan untuk mendapatkan singkong dengan harga murah.Oleh karen a itu diperlukan strategi lain untuk dapat rneningkatkankandungan Fe, Zn, dan beta karoten.

Biofortifikasi melalui pernuliaan tanarnan secara konvensionalTeknik pemuliaan tanarrian yang selama in i dikembangkan banyakditujukan untuk meningkatkan hasil (agronomi) dan ketahanan terhadaphama penyakit ( Frossard et al., 2000). Teknik pemuliaan tanaman yangditujukan untuk meningkatkan kandungan mikro nutrisi belum banyakdilakukan. Beberapa penelitian telah dilakukan untuk meningkatkankandungan mikro nutrisi pada padi, gandum, dan jagung. Namun,penelitian untuk rneningkatkan kandungan rnikro nutrisi terutama Fe, Zn,dan beta karoten pada tanaman singkong belum banyak dilaporkan. Olehkarena itu diperlukan teknik pemuliaan tanaman untuk meningkatkan-kandungan Fe, Zn, dan beta karoten pada tanaman singkong.Strategi peningkatan kandungan Fe, Zn, dan beta karoten pada tanamansingkong melalui pernuliaan konvensional 'dilakukan melalui beberapatahap. Tahap tersebut yaitu pengumpulan plasma nutfah, penyaringankeragaman genetik dan jenis singkong di alam (baik dari dalam negerimaupun luar negeri), .seleksi .genotipe yang diinginkan, persilangan, danlangkah terakhir adalah melakukan seleksi kembali untuk mendapatkansingkong yang merniliki ~alitas yang terbaik. Setiap jenis dapatdikembangkan melalui strategi pemuliaan konvensionai jika pengaruhlingkungan cukup rendah dan terdapat keragarnan genetik,Perbanyakan tanaman singkong di Indonesia -dilakukan melalui stekbatang (vegetatif). Perbanyakan secara generatif (inenggunakan biji)belum dilakukan oleh petani, karena tanaman singkong di' indonesia tIdak


28/45

21

pemah berbunga. Menurut CIAT (2005) pembungaan p a d a tanamansingkong tergantung padagenotipe dan kondisi Iingkungan. Tipe genotiptanaman singkong yang menghasilkan bunga adalab tanaman singkongyang bercabang. Jenis tanaman singkong yang paling banyak ditanam olehpetani di Indonesia adalah jenis tanaman yang lurus, tidak bercabang, danjarangllangka berbunga sehingga persilangan tanaman sulit dilakukan,

. .

Menurut Welch dan Graham (2004) kriteria seleksi yang r.!apatdijadikanacuan pada seleksi tanaman singkong yaitu 1) produktifitas tanarnan, 2)tingkat kandungan mikro nutrisi (Fe, Zn, beta karoten) pada bagiantanaman yang dikonsurnsi, 3) daya adaptasi tanaman, 4) tingkat keamanankonsumsi, 5) penerimaan konsumen. Produktifitas tanaman singkongharus ditingkatkan atau dijaga agar petani tetap menanam danmengembangkan tanaman singkong. Pengkayaan kandungan mikro nutrisitanaman singkong hams pada tingkat yang dapat diterima dan berdampaknyata pada kesehatan manusia. Tanarnan singkong harus mempunyai dayaadaptasi yang t inggi pada kondisi lingkungan dan kondisi ikJim yangberbeda. Tingkat kandungan mikro nutrisi harus diuji pada manusia untukmenjamin bahwa kandungan mikro tersebut dapat meningkatkan statusgizi manusia dan aman untuk dikonsumsi. Faktor lain yang tidak kalahpenting yaitu konsumen bcrsedia menerima baik rasa dan kualitas pangan.K1o~ tanaman singkong yang dikumpulkan selanjutnya diseleksi untukmendapatkan klon tanaman yang memiliki kandungan Fe, Zn, dan ataubeta karoten yang tinggi. Langkah selanjutnya klon ditanam pada labanyang memiliki-kondisi lingkungan seragam sehingga pengaruh faktorlingkungan dapat ditekan. Klon-klon tersebut kemudian diseleksiberdasarkan karakter agronomi dan fisiologinya. Karakter agronomiditentukan berdasarkan produksi dan produktifitas tanaman. Karakterfisiologi ditentukan berdasarkan kandungan mikro nutrisi (Fe, Zn, dan betakaroten) yang : terkandung dalarn bagian tanaman yang dikonsumsi.Tanaman singkong mernpunyai variasi genetik yang luas untuk kandungan. .Fe, Zr., d a n beta karoten. Kandungan Fe dan Zn menurut Frossard et al.(20UO) merniliki hubungan positif, bahwa tanaman yang mempunyai


29/45

kandungan Fe tinggi dimungkinkan mempunyai kandungan Zn yang tinggipula.SeJeksi kandungan beta karoten pada singkong dapat diperkirakandari warna akar (Chavez et al., 2002). Umbi singkong yang berwarnakuning dimungkinkan memiliki kandungan beta karoten yang lebih tinggi.Hasil seleksi tanaman tersebut dapat langsung diperbanyak secaravegetatif. Oleh karena tanaman singkong di Indonesia tidak berbunga,maka perbanyakan bibit singkong hasil pemuliaan dapat dilakukan denganteknik okulasi dan teknik grafting (sam bung pucuk), Tanaman hasil seleksidijadikan sebagai induk tanaman penyedia mata tunas atau batang atas,kemudian disambungkan dengan singkong yang akan dimuliakan.Perbanyakan tanaman dengan okulasi dan grafting relatif lebih murahsehingga dapat diaplikasikan untuk skala luas. Hasil pemuliaan danperbanyakan tanaman sebelum disosialisasikan kepada masyarakat, perludilakukan uji terhadap daya adaptasi tanaman, tingkat keamanankonsumsi, dan penerimaan konsurnen. Secara rnenyeluruh, biofortifikasirnelalui pernuliaan tanaman secara konvensional 'diringkas paq~aGambar J ..

Pengumpulan Koleksi Plasma Nutfab(d ala m n eg eri d an lu ar n eg eri)

Tanaman yang r ne ng ao du ns F e, Zn , beta karotenSeleksi : Karakter Agronomi, Karak te r, Ka r ak te r F is io l og i

Modera t

Perbanyakan massal Tanaman lndukd eng an te kn ik okulasi ( sumber s cio n )dan grafting _;_.+ ---'P M m u m b ~ Y l Uji:- Kandungan Fe, Zn, dan Beta Karoten- A da pta si L in gk ur ig an- Keam anan Pangan .- PenerirnaanKonsumen

. ,Gambar 3. Bagan Alir Pemuliaan secara Konvensional Tanarnan Singkong

tManihot esculenta Crainzt sin.) yang mengandung Fe, Zn, dan BetaKaroten Tinggi. ., ..

22


30/45

23

B io fo rtif ik asi mela lu i r ek ay as a g en etik a ~~mdr::u;er atau rekayasa genetikaiofortifikasi m elalui pendekatan

gen yang rnengkode senyawatertentu ke susunan genotip tanaman singkong, U ntuk itu diperlukanpengetahuan tentang jalur biosintesis senyawa yang ingin ditingkatkan(rnisal jalur sintesis Fe, Zn, ataupun beta karoten), proses biokim ia padatanam an singkong dan karakterisasi gen yang terkait m etabolism e tersebut~(C lA T, 2002). T ransfer gen ini dapat m eningkatkan kapasitas penyerapannutr is i (Frossa rd , et al., 2000). Nam un peningkatan kandungan Fe, In, danbeta karoten ini seharusnya diikuti dengan m odifikasi penyim panan padatanam an singkong itu sendiri. Pada Tabel 6 ditunjukkan rekapitulasi hasilp en elitia n b io fo rtifik asi ta nam an m elalu i p en dek atan re kay asa g en etik .

T ab el 6. R ekapitulasi H asil P en elitian B io fo rtifikasi T anam an m elalu i Pen dekatanR ek ay asa G en etik

No Uraian Protein yang Asal Cen HasH SumberDikodekanI. T e rn b a ka u : ferric reduktase Gen FRE2 Mereduksi FeJ Samuelsen,

Peningkatan se pa nja ng a ka r et al., 1998p en yera pa n ~ e d an p uc ukd ar i t an ah

2. Padi : Ferritin Gen feritin Meningkatkan GOlO et 01 .P e n i n g k a t a n di isolasi konsentrasi Fe (1999)penyimpanan dari kedelai dad 8.6-14.3 ppmFe s am p ai ]} .3 -3 8.1pp m

3. T a n a r n a n phytos iderophore Penyerapan Zn Grusak, etdikotil: (PS) 01. 1999Peningkatanp en yera pan Z n>

4. Jagung: trans porter G en Yellow M eningkatkan Grusak, etp en yera pa n F e komplek - Stripe 1 ( YS pe ny erap an F e a l .. 1 99 9phytos iderophore 1),OsIRTI d ari ta nah u ntu kFeJ~ d ari p ad i ditransportasikank e a ka r5. P ad i ( Go ld en - Phytoene synthase D affo dil d an Kandungan beta Salas,200SRice) : - Lycopene fl- bakteri k ar ot en b er asPeningkatan cyclase Erwinia meningkat (rnaksB et a Ka ro te n - Carotene uredovora 1.6 ppm di

desaturase endosperma)6. Pa d} (IR 64 a nd Phytoene synthase Daffo dil d an Be ta k a ro te n Datta, et 01.,BR29) : (psy) bakteri IR 64 : 2 .3 2 u g/g , 2006Peningkatan Phytoene Erwinia B R2 9: 3 .9 2 Jlg /g

B e t a Ka ro te n desatllrase(crtl2 uredovoraK etera ng an : D isarik an d ari B erb ag ai S um be r


31/45

24

Manipulasi penyerapan dan penyimpanan zat besi (Fe) dan seng(2n) pada tanaman singkongFrossard, et al. (2000) menyebutkan bahwa peningkatankonsentrasi Fe pada tanaman dipengaruhi ekspresi dari beberapasistem komponen larutan Fe termasuk Fe transporter, protein yangterlibat dalam sintesis Fe, dan aktivator transkripsi pada genpenyimpan Fe. Cara yang telah dilakukan oleh para peneliti (Tabel6) dapat diadopsi untuk meningkatkan penyerapan danpenyimpanan kandungan Fe pada singkong. Peningkatanpenyerapan Fe dilakukan dengan cara memasukkan gen pengkodeFe (FRE2) sedangkan peningkatan penyimpanan Fe dapatdilakukan dengan memasukkan ferritin.Ferritin (Gambar 4) merupakan sebuah protein yang terdiri dari 24 .sub unit polipeptida yang terdapat di dalam plastida dan kloroplas.Setiap subunit moekul individu berikatan non kovalen. Ukuranprotein komplek ini kurang lebih 450 kDa (Frey et al., 1995). .;

Sumber : Frey et al., 1995Gambar 4. Ferritin

-Mekanisme penyerapan Zn hampir sarna dengan Fe, yaitu denganmelibatkan molekul phytosiderophore (PS) yang -mengkelatmineral melalui sistem transportnya dari akar (Grusak, et al..1999). Biosintesis PS dan mekanisme transport PS ke sitoplasmamerupakan strategi dari generasi tanaman. dikotil untuk mer:tyer~pZn. Cara lain yaitu dengan memasukkan gen Yellow Stripe 1 (YSl),OsIRTI. YS - 1 adalah transporter komplek phytosiderophore .


32/45

25

Fe3+ yang telah diidentifikasi dari jagung. OsIRTI adalah gen padiyang dapat mengurangi Fe pada tanah untuk ditransportasikan keakar.

Manipulasi penyerapan dan penyimpanan beta karoten padatanaman sinQkongBeta karoten adalah senyawa intermediet pada jalux biosintesiskaroten dan berhubungan dengan jalur metabolisme sekunder padatanaman. Beta karoten merupakan prekursor vitamin A yang palingpenting karena setiap molekulnya dapat memproduksi dua molekulretinol (vitamin A) dengan reaksi oksidasi pemecahan ikatan gandadan mereduksi gugus aldehid pada bagian ujungnya (Salas, 2005).Pada tanaman padi teknik rekayasa genetika mulai ban yakdilakukan oleh para peneliti. Salah satu hasil teknik rekayasagenetika yang banyak dikenal yaitu 'golden rice '. Peningkatankandungan beta karoten pada padi tersebut dilakukan denganmemasukkan gen mengkode untuk phytoene synthase dan IycopenejJ-cyc/ase CTabel 6).Pada tanaruan singkong, gen yang mengkode tahapan khusus.rnetabolisrne karoten telah .dilaporkan oleh Salcedo, et al., (2002).Dari hasi] karakteristik gen pada singkong diketahui gen yangterlibat pada sintesis beta karoten yaitu phytoene synthase (Psyn),phytoene desaturase (PDes), z-carotene desaturase (Cfses), dan b-lycopene cic/ase (Blyc),Gen-gen yang terlibat _-pada sintesis beta karoten selanjutnyadigunakan sebagai acuan rekayasa genetika untuk meningkatkansintesis beta karoten pada tanaman singkong .khususnya padasingkong yang rendah kandungan beta karoten. Selain itu, jalur~iosintesis karoten pada tanaman padi juga digunakan sebagai_acuan antuk rnengetahui secara lengkap jalur biosintesis betakaroten, Gambar " 5 menunjukkan jalur biosintesis karoten pada


33/45

26

tanaman padi. Gen-gen yang terlibat dalam peningkatan kandunganbeta karoten yaitu Phytoene syntase (1). Phythoene desaturase(Za), z-carotene desaturase (2b), Lycopene beta-ciclase (3), danLycopene epsilon-cyclase (4) (Gambar 5). Gen-gen tersebutdiintroduksikan ke tanaman padi untuk meningkatkan kandunganbeta karoten pada beras (Salas, 2005). Gen-gen tersebut berpeluanguntuk diintroduksikan pada tanaman singkong.

- Sumber: Salas, {I999)Gambar 5. Jalur Biosintesis Karoten

Hasil-hasil penelitian biofortifikasi tanaman melalui pendekatan rekayasagenetika memberikan peluang yang cukup besar untuk. penerapanteknologi terse but pada tanarnan singkong. Pendekatan in i memberikanharapan pengembangan tana.rnan singkong yang merniliki kandungan Fe.Zn dan beta karoten yang tinggi. Namun untuk pengembangan tersebutdana yang yang dibutuhkan c~p banyak. Selain itu pengetahuan dankemarnpuan/skill yang tinggi sangat dibutuhkan untuk dapat menerapkanteknologi ini.


34/45

Efisiensi ketersediaansenyawa mikro nutrisi pada bagian yang dikonsumsidipengaruhi oleh senyaw a anti nutrisi dansenyaw a prom otor. Senyaw a anti nutrisitersebut menjadi penghalang penyerapan mikro nutrisi oleh tubuh m anusia.Beberapa senyawa anti nutrisi yang menghambat ketersediaan Fe dan Zn padabeberapa jenis tanam an adalah asam fitat atau fitin , f ib er ( se lu lo ss e, h em i se lu lo se ,lignin, cutin, sube rin), taninda n p olife no lik , le ktin dan logam berat seperti C ~,Hg, dan Pb (W elch, 2002). Rekapitulasi hasil penelitian biofortifikasi tanam anrnelalui penurunan senyaw a anti nutrisi dapatdilihatpa da ta bel 7.Tabel 7. Rekapitulasi H asil P enelitian B io fortifik asi T an am an M elalui P enu runan

S eny aw a A nti N utrisi

Penurunan Kandungan Senyawa Anti Nutrisi

27

No. Hasil Sumbern ti N utrisiAsarn fitat(IP6)

L og am b erat(Co, Hg, Pb)Asarn Fitat

(IP6)

Pa da k ed elai, p en yerap an F e d itin gka tk an k etik aasam th at d ik ura ng i s am pa i 1.0 g/kg.Pada tanarnan berumbi mengharnbatketersediaan Fe dan ZnG en fitase diam bil dari Aspergillus niger da n A .fumigatus dimasukkan jalur sintesis asarn fita t t

- rneningkatkan penyerapan Fe pada tubuhmanusiaPada jagung penurunan65% asam fitat m am pum eningkatkan penyerapan Fe dan ZnPada padi, jagung, gandum , barley, dan kedetaip en gu ran gan asam fitat d ilak uka n d en ganmemasukkan enz ir n p endegr adas i asarn fitat

I.

2 ... ., } .

4 . Asam fuar(IP6)

A sam fitat(IP6)5.

Frossard, eta l . , 2 0 0 0Welch,2002Frossard, eta l . , 2 0 0 0

Frossard, etal., 2000White d anBroadley,2005

K eteran gan : D isarik an d ad B erb ag ai Sumber. Tanaman pangan mempunyai kandungan anti nutrisi yang berbeda-bedatergantu ng pa da gene tik dan Iingku ngan (Welch, 2002). Pada Tabel 7 dapat dilihatbahwa pada tanam an yang berumbi seperti singkong, penyerapan Fe dan Zn lebihdipengaruhi logam berat (Co, Hg, dan-Pb), Kan du ng an s en yawa anti.nutrisi yanglain seperti asam fitat atau tanin pada tanam an singkong belum banyak diteliti.Peningkatan kandungan senyawa Fe dan Zn melalui penurunan senyawa antinutrisi dapa t dilakukan dengan mengem bangkan varietas rendah senyawa antinutrisi m aupun rnelalui rekayasa generika. N arnun teknik biofortifikasi m elaluipenurunan senyaw a anti nutrisi m ernpunyai beberapa kendala. Senyaw a nutrisiseperti fitat dan polifenol .m ernpunyai peranarr yang penting pad a tubuh m anusia


35/45

28

sebagai senyawa anti kanker dan dapat menurunkan resiko serangan penyakitjantung dan diabetes (W elch, 2002). Ol e h karena itu, pemulia tanaman dan ahlib io te kn olo gi h aru s m em ik irk an k emun gk in an-k emung kina n negatif ya ng te rja diapabila dllakukan _ perubahan anti nutrisi pada tanaman pangan sebelummengusahakannya untuk pen ingka tan ka nd un ga n m ik ro nutrisi,

Peningkatan Konsentrasi Prom otorSenyawa promotor rnenurut White dan B roadley (2005) adalah suatu senyawayang m enstim ulasi penyerapan m ikro nutrisi pada usus m an usia. 8eberapa bahanorganik tertentu dapat mens timu la si p en ye ra pa n h ara rn ik ro pada tubuh m anusia.Bahan organik yang dimaksud yaitu : asam askorbat, ~-karoten, protein sistein(cysteine), da n a s a r n am ino (W hite dan -Broadley, 2005). Asam askorbat (AA)dapat m ernpertingi penyerapan Fe oleh tubuh m anusia. Peningkatan kandunganAA pada tanaman pangan dapat men gu ra ng i m aln utrisi terutarna unsur Fe.B eberapa penelitian biofortifikasi telah dilakukan untuk m eningkatkan konsentrasip romo to r (T ab el 8)Tabel 8. Rekapitulasi Hasil Penelitian Biofortifikasi Tanaman Melalui

P en in gk ata n Kon se ntra si P romo to rNo. Promotor SumberI . Asarn Askorbat(AA)2. Asarn Askorbat

(AA). 3. Asarn Askorbat

(AA)

4, - Fe, Zn- B eta k aro te n- A s a r n amino(methionin,sistein, histidin,. d a n lisin)- Lem ak danIi id

HasilPe nin gkatan kan dunga n AA pada ta nam anp an ga n m eng ura ng i rn aln ut ris i, t eru ta rn a F eAplikasi pupuk N secara berlebih berpengaruhnegati fterhadap kandungan AA .'530 k lo n a ka r singkong memiliki kandunganAA be rv ariasi da d 0-75 m glkg berat basah , .rata-rata 80.9 mg lk g s eh in gg a t erd ap at potensipem uliaan urnbi tanam an singkong yangrnengandung AA tingg] Fe dan Zn meru pa ka n p romo to r ketersediaanvitamin A

Beta karoten m erupakan senyawa yang dapatrn enin gk atk an-pen yerap an Fe pad a m an usia

Asam am ino merupakan promotor senyawa .Fe da n atau Z n Lernak dan lipid prom otor V itam in A

Ket er an ga n : D is ar ik an d ar i B er ba ga i S umber

Frossard etal., 2000Frossard etal., 2000C hav ez eral., 1999 .

Welch,2002


36/45

29

Pemuliaan tanaman untuk.meningkatkan kandungan promotor (AA) pada tanamansingkong dimulai dari penelitian yang dilakukan oleh Chavez et al. (1999) (Tabel8). Hasil penelitian ini membuktikan bahwa terdapat potensi pemuliaan umbitanaman singkong yang mengandung AA tinggi. Hal ini membutuhkan ilmumengenai heretabilitas untuk mengidentifikasi sejumlahgen yang terlibat danuntuk menentukan teknik pemuliaan yang tepat. Frossard et al (2000)menyebutkan bahwa jalur biosintesis AA masih merupakan proses yang sedangditeliti. Teknik rekayasa genetik belum muncul menjadi strategi untukmeningkatkan AA di bagian tanaman yang dapat dimakan. Namun strategi in idiharapkan dapat lebih berkembang dan memberikan harapan bagi pengembangantanarnan singkong yang mengandung promotor tinggi,Secara keseluruhan, proses biofortifikasi pada tanaman singkong dapatrneningkatkan Fe, Zn,dan beta karoten pada bagian dikonsumsi (umbi dan daun).Umbi dan daun tanaman singkongjika dikonsumsi dapat menambah asupan mikronutrisi. Asupan ini akan lebih baik lagi jika dikornbinasikan dengan sumberpangan yang lain (diversifikasi: pangan). Dengan demikian, teknologibiofortifikasi pada tan aman singkong dapat digunakan sebagai salah satu alternatifcara untuk mengurangi malnutrisi. Secara umum, mekanisme teknologibiofortifikasi pada tanaman singkong untuk menekan malnutrisi (Fe, Zn, dan betakaroten) dilukiskan pada Gambar 6.


37/45

Biofortifikasi Zat Besi (Fe),Seng (Zn), dan Beta Karotenpada tanaman sing kong

Peningkatan Kandur;gan. Fe, Zn dan Beta Karoten

Strategi

PenurunanKandungan Senyawa

Anti NutrisiPeningkatanKonsentrasiPromotor

Metode oPeningkatan asamaskorbat, asamamino, proteinsistein, l3-karoten

peningkatan Kandungan Fe,Zn, dan Beta Karoten padabagian yang dikonsumsi

Gambar 6. Mekanisme Penerapan Teknologi Biofortifikasi pada TanamanSingkong untuk Menekan Malnutrisi (FI!, Zn. dan Beta karoten).Keterangan : Disarikan dari Berbagai Sumber

- .: Pengurangan+ : Penambahan

Aplikasi Pemupukan Pupuk makro dan mikro

Pemuliaan Tanaman Konvensional Pengumpulan plasma nutfah Seleksi Pengujian PerbanyakanRekayasaGenetika Karakterisasi Pemasukan gen pengkode

Penguranganasarn fitat, tanin,logam berat

30


38/45

3 1

KESIMPULAN DAN SARAN

KesimpulanStrategi biofortifikasi untuk m eningkatkan kandungan zat gizi m ikro (Fe, Z n, betakaroten) pada tanam an singkong dapat dilakukan m elalui: peningkatan kandunganFe, Zn, dan beta karoten pad a bag ian tanaman yang dikonsumsi, menurunkankandungan senyawa anti nutrisi yang dapat m engham bat ketersediaan Fe, Zn, danbeta karoten serta d eng an m ening katk an k an dun gan seny aw a p romotor.

M etode peningkatan kandungan Fe, Zn, dan beta karoten pada bagian tanarnanyang dikonsumsi dapat dilakukan dengan aplikasi pemupukan, pernuliaankonvensional dan pendekatan rekayasa genetik. Pem upukan dilakukan denganm em berikan pupuk m akro dan m ikro. Pem uli~n konvensional dilakukan m elaluipengum pulan plasm a nutfah, seleksi, pengujian, dan perbanyakan. Pendekatanrekayasa genetika dilakukan m elalui karakterisasi dan pem asukan gen tertentuy an g mengkod e Fe, Zn, dan beta karoten .

.~ M etode penurunan kandungan senyaw a anti nutrisi yang m engham bat penyerapanFe, Zn , dan beta karoten dilakukan dengan menurunkan konsentrasi asam fitat,t an in, Iogarn berat (Co, Hg, Pb) rnelalui teknik rekayasagenetika atau teknikpernuliaau seca ra konvensiona l.Metode peningkatan konsentrasi promotor dilakukan dengan meningkatkan.senyawa ya~g menstirnulasi penyerapan rnikro n utrisi pada tub uh rna nusia,B eberap a bahan organik tertentu d apat m enstim ulasi penyerapan hara m ikro padatubuh rnanusia yaitu : asam askorbat, p ~k aro ten , p ro te in siste in (cysteine), da nasam amino .

. . .


39/45

32

SaranBerdasarkan analisis dan sintesis pada pem bahasan yang telah dilakukan, m akadapat diberikan beberapa rekom endasi untuk dikaji dan ditindaklanjuti, yaitu :

1. Pemuliaan tanaman singkong perlu dilakukan untuk meningkatkan. . .kandungan fe, Zn dan beta karoten pada bag ian yang dikonsum si.k Perlu dilakukan kajian terhadap perbanyakantanaman singkong secarak lo na lp ad a h asil p ern uliaa n.

3. Pcrlu dilakukan kajian yang lebih jauh dan mendalam mengenaipem anfaatan teknologi biofortifikasi pada tanam an singkong terhadaps ta tu s g iz i ma sy ar ak at.

4. Perlu dilakukan kajian dan penelitian m engenai potensi tanam an singkonguntuk m enyediakan m ikro nutrisi selain Fe, Z n, dan beta karoten.5 . Perlu adanya partisipasi baik dari peneliti, pem erintah, inv estor, petani danmasyarakat untuk mengembangkan' tanarnan singkong yang kay ak an du ng an m ik ro n utrisi.


40/45

33

DAFT AR PUSTAKA

. ,

Angka KecukupanGizi. 2004. Tabel Angka Kecukupan Gizi 2004 bagi OrangIndonesia. www.gizi.net [5 April 2007]Anonirn. 2007. Nutrition.http://www.ivs-online.org [5 April 2007]Badan Pusat Statistik (BPS). 1995. Nutrition. http://www.bps.go.id [4 April 2007]Badan Pusat Statistik (BPS). 2003. Statistik Penduduk Indonesia.

http://www.bps.go.id [9 Februari 2007]Badan Pusat Statistik (BPS). 2006. Ketersediaan Pangan Tahun 2000 - 2005.

http://www.bps.go.id [4 April 2007]Balai Besar Penelitian Tanaman Padi. 2006. Kandungan Besi Varietas Padi.

http://pustaka-deptan.go.id [3 April 2007]Baliwati, Y. F. Dan Rirnbawan. 2004. Masalah pangan dan gizi. Dalam: Baliwati,

Y. F., A. Khomsan, dan C. M. Dwiriani. Pengantar Pangan dan Gizi.Penebar Swadaya. Jakarta. 120 hal. .

Berita Resmi Statistik. 2006. Tingkat Kemiskinan di Indonesia tahun 2005-2006.http://www.bps.go.id [4 April 2007]

BPPT, 2007. Ketela Pohon .. I Singkong ( Manihot utilissima Poh!.)- http://www:iistek.lZo.id[4 April 2007]

Cakmak, L 2006. Enriching Grain with Micronutrients: Benefits for Crop Plantsand Human Health. IFA Agriculture Conference. 27 Februari - 2 Maret.http://www.fertilizer.org [5 April 2007]

Chavez, A. L., T. Sanchez, G. Jaramillo, J. M. Bedoya, J. Echeverry, E. A.Bolanos, J. Tohme, and H. Ceballos. 2002. Evaluation of nutrirional andagronomic. traits in rootsandfoliage of cassava clones from rhegermplasmbank and breeding project at CiA T. http://www.ciat.cgiar.orQ.

Chavez AL, J. M. Bedoya, C. Iglesias, H. Ceballos, and W. Roca. 1999. Exploringthe genetic potential to improve micronutrient content in cassava, inImproving human nutrition through agriculture: the role of international .agricultural research. Workshop yang diselenggarakan oleh IRRI, LosBanos, Filipina dan diorganisasikan oleh International Food PolicyResearch Institute. 5-7 Oktober.

Cock,' J. 1985. Cassava. New. potensial for .a neglected. crop. Westview press.Boulder, CO. USA.'

Community' Food System .Data: 2007. Community Food 'System Data.. http://www.mcgiILcom [4 April 2007]Datta, K, M. Rai, V. Parkhi, N. Oliva, Jing Tan, and S. K. Datta. 2006. Improved

'golden' indica rice and post-transgeneration enhancement of metabolictarget products of carotenoids (b-carotene) in transgenic elite cultivars .(IR64 an"ctBR29).Current Science, 91(7) : 915~939. .
http://www.gizi.net/http://nutrition.http//www.ivs-online.orghttp://www.bps.go.id/http://www.bps.go.id/http://www.bps.go.id/http://pustaka-deptan.go.id/http://www.bps.go.id/http://www.fertilizer.org/http://www.ciat.cgiar.orq./http://www.mcgiilcom/http://www.mcgiilcom/http://www.ciat.cgiar.orq./http://www.fertilizer.org/http://www.bps.go.id/http://pustaka-deptan.go.id/http://www.bps.go.id/http://www.bps.go.id/http://www.bps.go.id/http://nutrition.http//www.ivs-online.orghttp://www.gizi.net/


41/45

34

FAOIWHO. 2000. Preliminary report on recommended nutrient intakes. JointFAO/WHO Expert Consultation on Human Vitamin and MineralRequirements, FAO, Bangkok, Thailand, September 2130, 1998, revisi13 Juli, 2000. Food and Agricultural Organization of the United NationsRome, Italy and World Health Organization. Geneva. Switzerland.Frey, R. F., M. J. Donlin, and J. K. Bashkin. 1995. Ferritin Molecular-GraphicsTutorial Iron in Biology: Study of the Iron Content in Ferritin, The Iron-storage Protein. Department of Chemistry. Washington University. St.Louis. http://www chemistrv.wusti.edu [5 April 2007]

Frossard, E., M. Bucher, F. Machler, A. Mozafar, and R. Hurrell. 2000. Potentialfor increasing the content and bioavailability of Fe, Zn, and Ca in plantsfor human nutrition. J. Sci Food Agric 80: 861-879

Goto F., T. Yoshihara, N. Shigemoto, S. Toki and F. Takaiwa. 1999. Ironfortification of rice seed by the soybean ferritin gene. NatureBiotechnology v. 17: 282-286.

Graham, R. D. and R. Welch. 1996. Breeding for staple food crops with highmicronutrient density. Agricultural strategies for micronotrients. Workingpaper 3. International Food Policy Research Institute. Washington DC

Grusak, M.A., J.N. Pearson, and E. Marentes. 1999. The physiology of. micronutrient homeostasis in field crops, Field Crops Research 60: 41-56:

Haas, J. H. and D. D. Miller. 2006. Overview of experimental biology 2005. InSymposium: Food Fortification in Developing Co_untries. America Societyfor Nutrition. 1. Nutr. 136:1053-1054

Horton, S. 2006. The economics of food fortification In Symposium: FoodFortification in Developing Countries. America Society for Nutrition. J.Nutr. 136: 1068-1071 -

Kawano, K., K. Narintaraporn, P. Narintaraporn, S. Sakararn, A. Limsila, 1. -. "Limsila, D. Suparhan, W. Watananonta. '1998. Yield improvement in-a

multistage breeding program for cassava. Crop Sci 27: 69-74.Kompas. 2007. Bulog hanya serap 3 persen beras Sumsel. Kompas. 4 April,Long, J and M. BaEnziger. 1999. The potential for increasing Fe a n d Z n densityof maize through plant" breeding, in Improving human nutrition through

agriculture: the role of international agricultural research. Workshop yangdiselenggarakan oleh International Rice Research Institute, Los Banos,Philippines d a n diorganisasikan oleh International Food Policy ResearchInstitute. "5-7Oktober. .

Mason, 1. B. and M. G~.rcia.1993. Micronutrient deficiency - the global situation.SeN News 9,11-16.

Nestel, P., H. E. Bouis, 1. V. Meenakshi, and W. Pfeiffer. 2006. Diofortiticatiuonof staple. food. In Symposium: Food Fortification in Developing Countries.America Society for Nutrition. 1.Nutr. 136: 1064'' 1067.

. .


42/45

35

Salas, M. G . 2005. Biofortification of rice nutrient :pro vitamin A, iron, and zinc.In Agriculture in Developing Countries Biotechnology Theme Groups .http://www.ip.cais.comel.edu [5 April 2007].

Salcedo, A. F., D. F. Cortes, L. 1. Mancilla, G. Gallego, a. L.Chavez, J. Beeching,and 1. Tohme. 2002. Characterizing B-carotene Pathways Genes inCassava. http://www.ciat.cgiar.org. [5 April 2007]

Salisbury, F. B. dan C. W. Ross. 1995. Fisiologi Tumbuhan (Terjernahan PlantPhysiolgy.). Jilid 2. Penerbit ITB. Bandung.

Samuelsen, A. I.,R. C. Martin, D. W. Mok, and M. C. Mok. 1998. Expression ofthe yeast FRE genes in transgenic tobacco. Plant Physiol 118:5 I-58.

Sawega, A. M. 2007. Kembali ke Cassava. Kompas. 8 Januari 2007.Soepardi, G. 1983. Sifat dan Ciri Tanah. Departemen Ilmu Tanah dan Sumber

Daya Lahan. Fakultas Pertanian, Institut Pertanian Bogor. 591 hal.Suriawiria, H. U. 2002. Potensi Singkong. Kompas. 25 September 2002.The Centro Internacional de Agricultura Tropical (CfA'T). 2005. Description of

Cassava as a Crop. ht!p:llwww.ciat.cgiar.org [5 April 2007].T h e Consultative Group on International Agricultural Research (CGIAR). 2002.

Biofortified Crops for Improved Humans Nutrition. http://www.cgiar:org[5 April 2007].

United Nations System Standing Committee on Nutrition (SCN). 2004. 5th Report'on the World Nutrition Situation Nutrition for Improved DevelopmentOutcomes. SCN,. Geneva.

United Nations Development Programme. 2003. Human development report2003: the millennium development goals: a compact among nations to endhuman poverty. UNDP. New York

Welch, R. M. and R. D. Graham. 2004.13reeding for rnicronutrients in staple food, crops .frorn a human nutrition Perspective. -Journal of ExperimentalBotany. 55,(396) : 353-364 '

Welch, R. M. 2004. Link Between the aplikation of micronutients to crops andhuman health. IFA Intematioan Symposium on Micronutrient (23-24February 2004). USDA

White P. 1. and M. R. Broadley. 2005. Biofortifying crops with essential mineralelements. TRENDS in Plant- Science. 10 (12) : 586 - 593.

Wiguna, O. 2007. Pemerintah tak bisa -cegah kenaikan harga beras. Kornpas. 1April. . 'Wikipedia", 2007. 'Iron: http://www.wikipedia.coin [5 April 2007]Wikipediab 2007. Karoten. http://www.wikipedia.com [5 Aprit'20U6]Yilmaz, A., H. Ekiz, B. Torun, I Gultekin, S. Karanlyk, S. A. Bagcy and I.

Cakmak. 1997 Different zinc application methods on grain yield, and zinc .conceneauons 'in wheat' grown on zinc-d~ficierit calcareous 30i! in Central"Anatolia. J. Plant NutI' 20: 461-471.

. .
http://www.ip.cais.comel.edu/http://www.ciat.cgiar.org./http://www.wikipedia.coin/http://www.wikipedia.com/http://www.wikipedia.com/http://www.wikipedia.coin/http://www.ciat.cgiar.org./http://www.ip.cais.comel.edu/


43/45

36

D AFT AR RIWA YAT "IO UP

Penulis INamaTempatITanggal Lahir

Tri HandayaniMalang, 6 Mei 1984

Alamal Sekarang

PerempuanJI.Cemara Pentris No. 16 RLOlfRw.06Sidomulyo Batu MaJang 65317Pondok Rizqi, JI: Babakan Raya I RT. 03/01No.174 Darmaga Bogor 16680(0251) 420514/[email protected]

Jenis KelaminAlamat Asal

No. TelplHPEmailPre stasi : Finalis National lnovation Contest (NIC) 2007 Institut Teknologi Bandung 21-23 Februari 2007

Lotos PKMP DIK-TI Tingkat Nasional tahun 2006 Juara Harapan I Lomba Inovasi Iptek Mahasiswa (LIlM) Universitas GajahMada 28-29 Desernber 2006Karya yang Pernah Dilombakan: Studi Pernanfaatan filter Cahaya dan Teknik Cutting untuk: MeningkatkanKualitas Warna dan Bentuk Tajuk Sansevieria trifasciata var. Lilian True padaFase Pembibitan (PKMP DIKtI tabun 2007) .- Pemanfaatan Larutan CUS04 sebagai Filter Cahaya pada Teknologi KulturJaringan (NIC ITB tahun 2007)

Pemanfaatan Larutan CUS04 sebagai Filter Cahaya dalam InduksiOrganogenesis Tanaman Hias secara In Vitro (LIIM UGM tahun 2006) .
mailto:[email protected]:[email protected]


44/45

Finalis Innovative Enthrepreneurship Challenges - 2 (IEC-2) Institut TeknologiBandung 20 April 2007

Juara II Lomba Inovasi Teknologi Lingkungan (UTL) lnstitut TeknologiSepuluh November Surabaya 25-28 Maret 2007

Finalis .National Inovation Contest (N.IC) 2007 lnstitut Teknologi Bandung 21-23 Februari 2007

Lolos PKMP DIKTI Tingkat Nasional tahun 2006 Juara Harapan I Lomba Incvasi Iptek Mahasiswa (LIIM) Universitas GajahMada 28-29 Desember 2006

Finalis Lomba" Karya Tulis Mahasiswa (LKTM) Bidang IPA pada PIMNAS "XIX 26-29 JuIi 200G UMM Jawa Timur

Juara II Lomba Karya Tulis Mahasiswa (LKTM) Bidang IPA-Tingkat WilayahB tahun 2006

Juara ILomba Karya Tulis Mahasiswa (LKTM) Bidang IPA Tingkat IPB tahun2006

Juara II Lomba Inovasi Teknologi Lingkungan (UTL) Institut TeknologiSepuluh November tahun 2006

Lotos PKMP DIKTI Tingkat Nasional (penulis I I ta hun 2005)Karya yang Pernah Dilornbakan: Biotcilet.sebagai Alternatif'Jamoan Hernat Air (LITL ITS~ 2007).

Penulis IINama

\. . TempatfTanggal LahirJenis KelaminAlamat Asal

Alamat Sekarang

No. TelplHPEmailPrestasi:

'",'C.

,,i!,

37

Armita FibriyantiPurworejo, 20 Februari 1986PerempuanBotodaleman RT 1 RW 2 No 4 BayanPurworejo, Jawa Tengah 54152Pondok Rizqi, JI. Babakan Ray~ I RT. 03/01No.174 Darmaga Bogor 16680(0251) 420514 1 [email protected] "


45/45

38

Studi Pemanfaatan Filter Cahaya dan Teknik Cutting untuk MeningkatkanKualitas Warna dan Bentuk Tajuk Sansevieria trifasciata var. Lilian True padaFase Pembibitan (PKMP DIKTI tahun 2007)

Pemanfaatan Larutan CUS04 sebagai Filter Cahaya pada Teknologi KulturJaringan (NIC ITB tahun 2007)

Pemanfaatan Larutan CUS04 sebagai Filter Cahaya dalam InduksiOrganogenesis Tanaman Hias secara I I I Vitro CUlM UGM tahun 2006)

Vertilkultur, Teknologi Produksi .Sayuran yang Efisien, Ekonomis dan RamahLingkungan (UTL ITS tahun 2006)

Pemanfaatan Potensi Tanarnan Sansevieria sebagai Penyerap Polutan untukMeningkatkan Kualitas Kesehatan Manusia dan Lingkungan (LKTM BidangIPA tahun 2006)

Seleksi Berbagai Varietas Sansiviera sebagai Altematif Bahan Lotion PengusirNyamuk (PKMP DIKTI tahun 2005)

Penulis III

\ \ NamaTempatffanggal LahirJenis KelaminAlamat Asal

Indah Pratiwi

\ \!No. Telp/HPPrestasi

Jakarta, 8 Oktober 1986Perempuan.Komplek DitBekAng:-AD RT 06/05 No .. 29Cibinong Boger. Telp (021 )8759623Wisma SAS Babakan Lebak Darmaga Boger16680(0251) 627086 pesawat 104/08128401277

Alamat Sekarang

Karya yang Pernah Dilombakan: -

kajian peningkatan kandungan zat besi

Documents