Sariagri - Perubahan iklim yang terjadi belakangan ini merupakan dampak dari konsentrasi CO2 (EC) di atmosfer dan kenaikan suhu udara secara global. Diprediksi pada akhir abad ini konsentrasi CO2 atmosfer global akan melebihi 900 ppm dan peningkatan suhu udara (ET) akan terus terjadi hingga di atas 1,8 derajat Celcius.
Hal tersebut dinilai menjadi tantangan utama pertanian dan pangan global, salah satunya terhadap komoditas beras yang telah berkontribusi terhadap 20 persen dari total asupan kalori lebih dari tiga miliar orang di seluruh dunia. Di dalam biji beras terdapat zat makro berupa pati yang strukturnya memiliki efek besar pada rasa dan tekstur nasi. Pembentukan morfologi dan struktur molekul granula pati bergantung pada beberapa kunci karbon enzim sintetik, seperti soluble starch synthase (SSS), granule-bound starch synthase (GBSS), dan enzim cabang pati (SBE).
Sebuah studi yang dilakukan Liquan Jing dari Agricultural College of Yangzhou University bersama rekan-rekannya telah mencoba menganalisis bagaimana pengaruh peningkatan konsentrasi CO2 (EC) dan peningkatan suhu udara (ET) terhadap rasa nasi dengan mengubah morfologi dan struktur butiran pati dalam beras.
Penelitian sebelumnya menyebutkan bahwa tanaman padi rentan terhadap EC dan ET. Secara umum EC sebagai pupuk karbon sering dinilai meningkatkan jumlah anakan, kepadatan bulir padi, akumulasi bahan kering padi dan hasil padi. Tetapi EC juga dapat menurunkan kualitas gabah dalam hal nutrisi dan penampilan, selain itu ET dapat memperparah efek negatif EC dalam hal penampilan beras.
“Oleh karena itu, kami mencoba menjelaskan hubungan perubahan volume dan struktur molekul granula pati terhadap sifat termal tepung dan rasa nasi dalam lingkungan pertumbuhan padi dengan perlakuan EC dan ET melalui penelitian di lapangan,” kata Liquan Jing.
Dalam penelitiannya, Liquan Jing menggunakan pengayaan CO2 suhu/udara bebas (T-FACE) yang merupakan simulasi kondisi iklim abad pertengahan. Mereka menanam padi kultivar Japonica di wilayah Xiaoji, Yangzhou, Provinsi Jiangsu, China, dengan iklim muson subtropis utara yang khas selama 2015 hingga 2016. Japonica dipilih karena sangat populer karena nasinya yang lebih enak.
“Studi ini nantinya akan bermanfaat bagi pengembangan industri pati dan meningkatkan kemampuan kita dalam memprediksi respon rasa nasi terhadap perubahan iklim di masa depan,” tulisnya.
EC dan ET meningkatkan volume butiran pati beras secara signifikan
Hasilnya ditemukan bahwa EC dan ET tidak mengubah morfologi atau bentuk granula pati tetapi dapat meningkatkan persentase volume pati yang besar secara signifikan. Peningkatan konsentrasi CO2 (EC) memiliki efek yang lebih besar dalam meningkatkan volume butiran pati daripada peningkatan suhu udara (ET).
“Peningkatan volume butir pati paling signifikan sebesar 4,2 persen terjadi pada perlakuan gabungan EC dan ET tanpa interaksi, ini menunjukkan bahwa efek EC dan ET terhadap volume butir pati disebabkan karena beras beradaptasi dengan pemanasan sedang peningkatan suhu (+1 derajat Celcius) pada saat ini,” tulisnya.
EC dan ET tingkatkan rantai ganda pati dalam beras
Selain itu, EC dan ET ternyata dapat meningkatkan proporsi heliks ganda pati masing-masing sebesar 3,6 persen dan 2,3 persen. Perlakuan kombinasi keduanya menghasilkan peningkatan proporsi heliks ganda pati pada beras paling nyata yaitu sebesar 6 persen.
“Temuan ini menunjukkan bahwa urutan molekul struktur butiran pati sangat bisa ditingkatkan dengan perlakuan EC dan atau ET, di mana efek ET sejalan dengan laporan sebelumnya tentang kristalinitas pati,” jelasnya.
Lalu bagaimana meningkatkan volume butiran pati pada beras dengan EC dan ET?
Granule-bound starch synthase (GBSS) disebutkan dapat membantu mensintesis rantai panjang pati dalam beras termasuk amilosa. Tetapi, dalam studi sebelumnya meskipun aktivitas GBSS meningkat dramatis sebesar 30,7 persen dalam perlakuan EC justru menunjukkan kandungan amilosa beras tidak berubah secara signifikan.
“Oleh karena itu, kami menduga bahwa GBSS terutama mengubah rantai amilopektin panjang di bawah perlakuan EC. Dalam penelitian ini, EC meningkatkan aktivitas GBSS sebesar 27,9 persen, sementara perlakuan ET tidak memberikan perubahan aktivitas GBSS secara signifikan. Perubahan aktivitas GBSS berkorelasi secara positif dan sangat terkait dengan volume butiran pati dalam perlakuan EC tetapi tidak berkorelasi dengan kandungan amilosa. Pengamatan ini mendukung hipotesis kami bahwa GBSS di bawah perlakuan EC menyebabkan peningkatan rantai amilopektin yang panjang,” tambahnya.
EC meningkatkan rasa dan tekstur pulen nasi
EC sangat meningkatkan komprehensif rasa dan kepulenan nasi masing-masing sebesar 2,5 persen dan 9,09 persen. Selain itu, EC menurunkan kekerasan nasi sebesar 11,4 persen. Peningkatan heliks ganda, rantai panjang dan volume granula pati terutama dapat berkontribusi pada kekompakan dan peningkatan rasa nasi yang diperoleh dari kondisi EC dan ET.
“Artinya, EC meningkatkan palatabilitas (kemampuan untuk merasa) nasi,” katanya.
Dalam studi yang diterbitkan dalam jurnal Science of The Total of Environment , kata dia, perubahan heliks ganda dan volume butiran pati secara positif dan sangat terkait dengan kekompakan (kepulenan) nasi. Granula pati yang besar dan struktur pati yang teratur disebabkan oleh EC dan ET terutama dapat meningkatkan rasa nasi melalui peningkatan kepulenannya.
"Selain itu, kami juga mengamati bahwa rasa nasi memiliki koefisien korelasi yang luar biasa dan positif dengan kekompakan nasi. Studi ini menunjukkan bahwa proporsi glukan rantai panjang yang lebih tinggi dalam molekul pati juga berkontribusi pada rasa nasi yang lebih baik dari biji-bijian tanaman dengan perlakuan EC dan ET. Dalam makalah ini, pemanasan udara sebesar 1 derajat Celcius hanya menyebabkan sedikit pengaruh pada sebagian besar parameter, Namun demikian, EC sangat mempromosikan sintesis pati dan rasa nasi dalam banyak kasus," jelasnya.
Untuk diketahui, kandungan amilosa yang tinggi dalam beras putih akan menghasilkan nasi dengan tekstur pera, sedangkan kandungan amilosa yang rendah dalam beras akan menghasilkan tekstur nasi yang pulen.
Video terkait:
http://dlvr.it/SGnmCz
