KIMIAWI BIJI

PENDAHULUAN

Struktur biji berhubungan erat dengan cadangan makanan karena akumulasi cadangan makanan berhubungan erat dengan struktur biji atau tempat di mana cadangan tersebut akan disimpan. Biji adalah perkembangan lebih lanjut dari ovule yang telah dibuahi. Karakteristik dari biji adalah relative sangat kaya akan cadangan makanan yang mensuport pertumbuhan dan perkembangan bibit sampai biji dapat tetap berdiri sendiri melakukan proses photosyntetik pada tanaman autotropik.

Cadangan makanan ini terdapat dalam banyak bagian, tetapi tidak khas, terpisah pada bagian bawah, tubuh intraselluler dan termasuk lipida, protein, karbohidrat, phosfat organic, dan bermacam-macam senyawa-senyawa organic. Tentu saja material simpanan ini menunjukkan bahwa biji adalah suatu bagian yang sangat bernilai bagi manusia atau binatang untuk kebutuhan makannya. Walau demikian pada beberapa biji seperti biji anggrek hamper dapat dikatakan tidak mempunyai cadangan makanan.Adabanyak perbedaan di antara biji-biji dalam kandungan cadangan makanannya.

Proses perkecambahan benih merupakan rangkaian komplek dari perubahan-perubahan morfologi, fisiologi dan biokimia. Protein, pati dan lipid setelah dirombak oleh enzim-enzim digunakan sebagai bahan penyusun pertumbuhan didaerah-daerah titik-titik tumbuh dan sebagai bahan bakar respirasi (Sutopo, 2002). Informasi komposisi kimia biji cukup banyak tersedia. Keragaman data pada masing-masing komponen gizi sangat besar. Keragaman komposisi tersebut dipengaruhi oleh faktor genetik maupun lingkungan.

Komposisi kimia utama pembentuk biji dapat dibagi ke dalam tiga kategori yaitu minyak atau lemak, pati atau karbohidrat, dan protein. Kebanyakan orang berfikir bahwa kedelai merupakan benih yang berkadar minyak tinggi, sedangkan jagung merupakan benih berpati tinggi. Tetapi kenyataannya banyak dari benih berkadar minyak tinggi juga berkandungan protein atau pati yang lebih tinggi daripada kandungan minyaknya, karenanya klasifikasi ini tidaklah mutlak.

KIMIAWI BIJI

Komponen Kimia dalam Biji

Manfaat biji selain untuk perkembangbiakan, biji juga penting untuk makanan manusia, memberi makanan unggas /hewan dan untuk bahan mentah bagi glukose dengan macam-macam produksi.biji menyimpan didalam jaringan vegetatifnya. Sebagai contoh biji biasanya mengandung lemak dalam jumlah besar, sedangkan  kandungan pada bagian vegetatifnya sedikit makanan yang disimpannya.

Mengubah komposisi kimia pada biji seringkali menjadi sasaran pokok dalam perkembangbiakan tanaman budidaya. Dudley dan Lumbert (1969) melaporkan tentang perubahan yang dikaukkann pada bji jagung selama 65 generasi. Kandungan minyak dan protein berturut-turut 4,77 dan 10,9%pada awal peride seleksi. Setelah 65 generasi untuk garis rendah dan garis tinggi kadar minyakm berkasiat antara 1,0 sampai 15,2%. Protein unutk garis rendah berkisar antara 4,97% sampai 19,57%. Komposisi kimia dikendalikan secara genetis tetapi juga dipengaruhi oleh lingkungan. Rigasi (Stone dan Tucker, 1969), pemupukan (Early dan Deturk, 1948) dan praktek pemeliharaan lainnya (Osler dan Cartter, 1955) mempengaruhi komposisi kimia termasuk kandungan minyak dan protein pada biji spesies yan berbeda- beda.

KARBOHIDRAT

Karbohidrat dan lipid merupakan cadangan energi biji yang utama pada sebgaian besar tanaman budidaya dan tanaman liar(Bewley dan Black, 1978). Biji serelia dan tanaman palawija menyimpan zat tepung (karbohidrat). Palawija juga tinggi kandungan proteinnya. Biji pada beberapa spesies (misalnya kedelai, kacang tanah, bunga matahari, lobak, dan kapas) tinggi kandungan minyak dan proteinnya. Biji pada beberapa spesies mungkin juga mengandung sejumlah gula sederhana dalam jumlah yang berarti.

Zat tepung merupakan karbohidrat atau polisakarida yang paling umum tersimpan dalam biji. Dua glukosan, amilase dan polipektin merupakan zat tepung yang umum. Keduanya merupakan polimer rantai panjang dari molekul glukose dengan ikatan  1-4. Amilase merupakan rantai lurus yang terdiri dari 300-400n molekul glukose. Amilopektin mempunyai rantai cabang dengan ikatan   , 1-6 dengan molekul utama. Amilopektin mungkin mengandung lebih dari seribu satuan glukose akibatnya amilopektin mempunyai berat molekul yang lebih tinggi dan secra kimiawi dan fisika sifatnya berbeda dengan sifat amilose. Pada uji iodium untuk zat tepung, amilopektin menghasilkan warna merah sedangkan amilose menghasilkan warna biru. Amilopektin lebih kental dalam keadaan basah. Produk yang dimasak dari bahan tepung jagung, amilopektin (tapioka), lebih menyerupai  gelatin

Amilose itu 100% dapat dipecah oleh   amilose, amilopektin kira-kira 50% dapat dicerna. Dari kedua tipe, amilose lebih penting dari kebanyakan biji bertepung. Kultivar standar pada jagung (maize) mengandung kurang lebih 72% amilopektin dan 28% amilose. Kultivar amilose telah terseleksi dan diperdagangkan. Zat tepung pada endosperma jagung manis mempunyai kandungan gula yang tinggi.

Hidrolisis zat tepung glukosan menghasilkan gukose (suatu monosakarida) dan maltose (disakarida) keduanya dapat larut dan mudah diubah menjadi sukrose untuk diangkut ke meristem akar dan meristem pucuk.

Inulin, suatu molekul zat tepung yang relatif kecil yan tersususn atas molekul gula fruktose, merupakan cadangan makanan pokok pada barli dan rumput-rumputan daerah beriklim sedang lainnya. Fruktose sebagian dapat larut sedang glukosan tidak dapat larut dalam air.

Pentosan, polimer molekul gula 5- karbon, biasa ditemukan pada kulit biji tertentu. Pentosan menyerap air dengan kuat, suatu ciri adaptif dalam penyebaran. Biji pada beberapa legum kaya akan manan, rantai panjang polimer gula manosa. Biji pada alfalfa dan honey locust mengandung galaktomanan yang terdiri atas manan dan rantai sampingnya suatu gula galaktose (6- karbon). Glukose dan arabinose juga ditemukan sebagai rantai samping dari manan.

Walaupun secara kimia kurang bisa secara pasti, hemiselulosa merupakan cadangan makanan penting pada biji (Bewley dan Black, 1978). Manan, xilan dan galaktan(polimer manose, xilose, dan galaktosa berikut gula-gula sederhana0 digolongkan hemiselulose. Biji guar ( Cyanopsis tetragonilobus) mengandung galaktomanan 20% yang digunakan pada industri farmasi dan merupakan dasar bagi pasaran industri tanaman budidaya tersebut.

Getah merupakan suatu kelompok kompleks karbohidrat yang tersusun dari poliuromida dan galaktomida. Getah dapat berfungsi sebagai cadangan  makanan, tetapi juga berfungsi sebagai suatu pembungkus kulti biji yang menjadi lengket ketika basah. Sifat lengket ini membantu penyebaran biji oleh hewan. Getah ini dapat dimanfaatkan oleh industri biji untuk memisahkan biji gulma tertentu dsri biji legum yang kecil, msalnya menghilangkan biji buchkorn plantair (Plantago lanceolata) dari biji alfalfa biji gula menjadi lengket ketika dibasahi da melekat pada penggulung beledu sedangkan biji alfalfa dapat lewat.

Pektin,  karbohidrat yang merupakan suatu polimer rantai panjang  asam galakturonat merupakan pemgikat antardinding –dinding sel (lamela tengah) pada biji. Pektin tersusun terutama atas asam pektat dan propektin serta garam kalsium dan magnesiumnya.

Karbohidrat lainnya yang seringkali ditemukan pada biji meliputi:

a)      stakiosa (tetrasakarida)

b)      rafinose ( trisakarida)

c)      sukrose (disakarida)

d)     dan gula yang mereduksi seperti glukose (monosakarida)

LIPID

Menurut definisi, lipid merupakan senyawa yang dapat larut dalam eter, benzena, dan kloroform tetapi tidak larut dalam air (Bloor, 1928). Lipid merupakan istilah genetik bagi lemak dan minyak, minyak berbentuk cair pada suhu normal, sedang lemak padat. Minyak merupakan cadangan utama pada b anyak spesies seringkali ditemukan dalam jumlah tertentu pada biji yang mengandung zat tepung.

Secara umum lipid merupakan ester alkohol trihidrat gliserol dan tiga sam lemak:

H₂-C-O-R₁

H₂-C-O-R₂

H₂-C-O-R₁

Dimana R_1, R_2, dan R₃ merupakan asam lemak

Biji yang diseleksi unutk kandungan minyak yang tinggi juga cenderung tinggi kandungan proteinnya, pemilihan pada salahsatu tujuan memungkinkan untuk mencapai tujuan lain. Lilin, ester  dari asam lemak dan suatu alkohol monohi drat ditemukan terutama pada kulit biji berbentuk padat pada temperatur ruang. Fosolipet penting untuk  metabolisme membran dan penyimpanan, berfungsi sebagai suatu cadangan energi dan cadangan fosfor bagi pertumbuhan semai. Fosfolipid merupakan ester asam lemak dan alkohol tetapi juga mengandung tambagan suatu kelompok fosfat dan nitrogen (N) pada klorin. Lesitin merupakan suatu fosfolipid yang tersebar secara luas di alam dan sangat penting bagi keperluan komersial. Lesitin kedelai adalah naman genetik yang digunakan oleh industri untuk campuran tiga fosolipid (lesitin, sefalin dan fitin). Sefalin adalah pada kedelai dan biji minyak lainnya. Asam lemak utama pada lesitin dan sefalin adalah asam linoleat, oleat, palmitat, dan heksadekanoat.

Selama perkecambahan lemak terhidrolisis menjadi komponen asam lemak dan gliserol. Metabolit ini bersifat mudah bergerak dan siap diangkut kesumbu embrio, tempat asam lemak tersebut mengalami oksidasi lebih lanjut melalui daur krebs atau lintasan pentosa phosphat

PROTEIN

Protein merupakan cadangan N pada biji bagi perkecambahan dan merupakan polimer asam amino yang dihubungkan dengan ikataatan peptida. Duapuluh asam amino yang membentuk protein terdapat di alam.sebagian atau seluruhnya dapat terangkai dengan urutan yang bervariasi  untuk membentuk protein yang berbeda.  Perangkaian asam amino dalam sistem biologi ditandai dengan polinukleotid DNA dan RNA. Kompleksitas protein bertambah dengan adanya ikatan hidrogen (H), suatu pautan silang yang lemah antara H dan O2 dalam molekul dan juga dengan adanya ikatan sulfidril. Secara fisiologis protein merupakan matriks kehidupan dalam biji dan sel hidup lainnya.

Seperti yang dikatakan sebelumnya komposisi asam amino pembentuk cadangan protein dalam biji berbeda dari cadangan protein yang berada dalam batang atau jaringan vegetatif. Protein biji biasanya kekurangan satu atau lebih dari tiga asam amino esensial (yaitu yang diperlukan dalam makanan hewan monogastrik) asam amino lisin, triptofan, dan metionin tergantung spesies dan kultivar tanaman. Karena itu, bila protein biji digunakan sebagai satu-satunya sumber protein maka nilai biologis atau nutrisionalnya lebih rendah bagi hewan mogastrik (berlambng satu)termasuk manusia  daripada protein hewani.

Berdasarkan pada kelarutan dan metode pemisahan Osborne (1924) membagi protein dalam empat

1)      albumin

yaitu yang larut dalam air pada pH netral atau pH agak asam dan mengalami koagulasi oleh panas. Enzim dan putih telur merupakan albumin yang utama

2)      globulin

yaitu yang larut dalam air dan larutan garam dan tidak mudah dikoagulasikan oleh panas. Biji legum umumnya kaya globulin(misalnya glisin pada kedelai)

3)      glutelin

yaitu yang tidak larut dalam air tetapi larut dalam larutan garam dan dalam larutan asam atau basa kuat.

4)      Prolamin

Yaitu yang larut pada alkohol 70-90%. Biji-bijian serelia kaya akan prolamin (misalnya protein,  zein pada biji jagung)

Sementara prolamin merupakan cadangan N yang baik bagi perkecambahan, kualitas biologi dan nutrisional prolamin rendah pada hewan monogastrik. Prolamin penting pada serelia meliputi zein pada pada jagung, gliadin pada gandum, dan kordenin pada barli. Beberapa glutelin penting pada serelia meliputi zekanin pada jagung, glutelin pada gandum, hordenin pada barli dan orizenin pada padi. Beberapa globulin penting pada biji legum adalah legumin, visilin, glisinin, virgin, dan arakhin.

Pada perkecambahan protein dihirolisis menjadi asam amino diangkut dan disintesis kembali pada sumbu embrio menjadi protein dalam komposisi asam amino yang seimbang. Oleh kaena itu, kecambah biji memberikan protein yang baik kualitasnya dan digunakan secara luas untuk makanan manusia miasalnya alfalfa dan kecambah kacang hijau. Protein yang disimpan dalam biji sebagian dalam bentuk lektin yang merupakan glikoprotein (polimer protein-gula).

Komponen Lain dalam Biji

Alkaloid merupakan cadangan senyawa nitrogen siklik yang ditemukan pada biji dan gaian vegetatif tumbuhan. Alkaloid menyebabkan ciri rasa dan bau yang kuat dan dapat bersifat racun bagi hewan dan tumbuhan lain. Sejenis tanaman yang diminum Socrates mengandung alkaliod koniin. Selain itu ada alkaloid lain seperti nikotin, kafein, morfin, striknin, dan teobromin (pada teh). Alkaloid bjij cenderung berfungsi sebagai penghambat perkecambahan.Alkaloid mungkun menjadi aleokimia dalam ekologi vegetasi alam sehingga melindungi semai yang muda dari persaingan.

Biji pada spesies tertentu mengandung senyawa fenolik misalnya tanin, asam klogenat, koumarin, asam furelat, dan asam kafeat. Seyawa ini juga tergolong lakton. Lakton dapat menghambat  perkecambahan yaitu membantu mekanisme perkecambahan.

1. A.    Peran dan komposisi kimia dan keragaan struktur benih

Dua hal yang penting yang perlu diperhatikan dari wujud benih adalah komposisi kimia dan keragaan strukturnya. Terdapat perbedaan komposisi dan keragaan struktur antarspesies dan bahkan antar varietas benih. Komposisi kimia dan keragaan struktur benih memiliki pengaruh yang nyata terhadap kadar air keseimbangan benih, laju kemunduran benih, dan kerentanannya terhadap kerusakan mekanis (Mugnisjah, et. al., 1990).

1. Kadar air keseimbangan benih

Komposisi kimia benih mempengaruhi kadar air keseimbangan benih dengan lingkungannya. Hal ini tidak lain karena benih bersifat higroskopik. Karena itu benih akan menyerap kelembaban dari atau melepaskan kelembaban yang dimilikinya kepada atmosfer di sekelilingnya sampai terjadi suatu keseimbangan antara kadar air benih dengan kelembaban relative dari atmosfir lingkungan. Jumlah kelembaban dalam benih pada saat keseimbangan itu berkaitan langsung dengan komposisi kimia benih. Pengaruh komposisi kimia benih terhadap kadar air benih adalah sebagai berikut :

ü  Kadar air keseimbangan benih berhubungan terbalik dengan kandungan minyak pada kelembaban nisbi di bawah 70 %.

ü  Kandungan protein benih memiliki pengaruh yang kecil pada kadar air keseimbangan benih pada kelembaban nisbi di bawah 75 %.

ü  Pati mempertahankan pengaruh relatif yang sama pada kadar air benih keseimbangan pada kelembaban nisbi berapapun.

1. Laju kemunduran benih

Laju kemunduran merupakan factor lainnya yang sangat dipengaruhi oleh komposisi kimia benih. Umumnya, dengan meningkatnya presentase minyak dalam benih maka laju kemunduran benihpun meningkat. Kacang tanah adalah benih yang berkadar minyak lebih tinggi daripada kedelai. Sebaliknya walaupun analisis kimia dari kedelai dan kapas serupa, dan kedua benih ini bervigor awal sama tinggi, benih kapas tahan disimpan sampai 24 bulan pada kondisi terbuka, sedangkan kedelai hanya 9 – 12

1. Kerentanan terhadap kerusakan mekanis

Komposisi kimia juga mempengaruhi kerentanan benih terhadap kerusakan mekanis. Pati yang terdapat pada benih diklasifikasikan ke dalam lunak atau keras. Dalam jagung gigi kuda (dent corn) dijumpai kedua klas pati tersebut. Pati yang lunak mudah ditembus, tetapi jarang pecah. Sebaliknya pati yang keras tahan terhadap tekanan mekanis sampai besaran tertentu kemudian retak. Beberapa benih berprotein tinggi, seperti buncis , menjadi sangat mudah pecah pada kadar air yang sesuai untuk penyimpanan. Kemudahan retak ini berkaitan erat dengan komposisi kimia dan struktur sel kotiledonnya.

1. B.     Kesimpulan

Dari uraian diatas dapat dimbil kesimpulan yaitu sebagai berikut:

1. Komposisi kimia utama pembentuk biji dapat dibagi ke dalam tiga kategori yaitu minyak atau lemak, pati atau karbohidrat, dan protein.
2. Komposisi kimia dan keragaan struktur benih memiliki pengaruh yang nyata terhadap kadar air keseimbangan benih, laju kemunduran benih, dan kerentanannya terhadap kerusakan mekanis.
3. Biji merupakan suatu sumber yang kaya akan vitamin tertentu, khususnya vitamin b kompleks sedangkan asam amino bebas, gula, dan asam nukleat terdapat dalam konsentrasi rendah. Biji juga mengandung pengatur pertumbuhan auksin, giberelin, sitokinin, dan penghambat pertumbuhan yang mempunyai fungsi yang penting bagi perkecambahan dan pertumbuhan semai. Yang menarik adalah sitokinin alami yang pertama, zeatin, diisolasi dari biji jagung.

DAFTAR PUSTAKA

Anonim. 2001. The Invasion of Maesopsis eminii in the East Usambara Forest of Tanzania. http://.bogor.ac.uk/. Media Internet Bengkulu

Hutagalung, H. 2007. Karbohidrat. Http://library.usu.ac.id/download/. Diakses pada tanggal 1 Desember 2008

Lehninger, A. L. 1982. Principles of Biochemistry (Dasar-dasar Biokimia Jilid 1, Diterjemahkan oleh M. Thenawijaya). Penerbit Erlangga,Jakarta.

Mugnisjah, W. Q. dan A. Setiawan. 1990. Pengantar Produksi benih. Rajawali Pers. Jakarta.

Suarni. 2005. Karakteristik fisikokimia dan amilograf tepung jagung sebagai bahan pangan. Prosiding Seminar dan Lokakarya Nasional Jagung. Pusat Penelitian dan Pengembangan Tanaman Pangan. Makassar, 29-30 Sepetember 2005. p. 440-444.

Suarni dan S. Widowati. 2008. Http://balitsereal.litbang.deptan.go.id/bjagung/. Diakses pada tanggal 1 Desember 2008

Suharto, E. 2003. Struktur biji, sifat fisik biji dan karakteristik benih kemiri ( Aleurites moluccana Willd) provenan Karang Dapo. Jurnal Akta Agrosia 6(1) : 23-29.

Suhendra, L. 2005. Studi Perubahan Protein Terlarut Selama Perkecambahan Biji Wijen (Sesamun indicum L.) Menggunakan Pendekatan Respon Surface Methodology. Http://www.ejournal.unud.ac.id/. Diakses pada tanggal 1 Desember 2008.

Wijaya, S. dan L. Rohman. 2001. Fraksinasi dan Karakterisasi Protein Utama Biji Kedelai. Jurnal Ilmu Dasar. 2 (1) : 49-54