Morfologi, Profil Metabolit, dan Potensi Antioksidan Beberapa Kultivar Buah Pisang Meja Indonesia sebagai Pangan Nutrasetikal

Abstract

Pisang meja umumnya memiliki genotipe AA, AAA, dan AAB sedangkan pisang olahan sebagian besar bergenotipe ABB. Kandungan gizi pisang meja dapat diserap oleh tubuh jauh lebih baik dibandingkan pisang olahan karena buah dikonsumsi langsung tanpa pengolahan. Buah pisang diketahui memiliki kandungan gizi, akseptabilitas, produktivitas, dan keragaman genetik yang sangat tinggi. Oleh karena itu buah pisang merupakan salah satu pangan nutrasetikal yang memiliki potensi besar untuk mengatasi permasalahan gizi dan kesehatan global. Namun informasi dasar berupa morfologi dan kandungan fitokimia buah pisang secara detail belum tersedia. Penelitian ini bertujuan untuk menyediakan informasi beberapa kultivar buah pisang meja yang meliputi informasi morfologi buah, profil metabolit, kandungan polifenol dan flavonoid total, aktivitas antioksidan, dan kandungan asam folat. Penelitian ini terdiri dari 4 bagian yaitu karakterisasi morfologi buah, analisis metabolomik, analisis potensi antioksidan, dan penentuan kandungan asam folat. Data yang diperoleh melalui penelitian ini berguna untuk pengembangan buah pisang meja yang berfokus pada perbaikan gizi dan senyawa bioaktifnya (biofortifikasi), sebagai informasi untuk masyarakat terkait pola konsumsi dan preferensi, serta untuk dasar studi nutrigenomik. Buah dari 10 kultivar pisang matang tahap 6, yang diperoleh dari 5 desa di kabupaten Bogor yaitu Ambon Putih (AAA), Ambon Kuning (AAA), Ambon Badak (AAA), Ambon Lumut (AAA), Raja Sereh (AAB), Raja Bulu (AAB), Lampung (AA), Papan (AAA), Rejang (AA), dan Udang (AAA) dikarakterisasi morfologinya berdasarkan 21 karakter deskriptor (IPGRI-INIBAP/CIRAD). Metabolit dianalisis menggunakan UHPLC-Q-Orbitrap HRMS. Penentuan kadar polifenol dan flavonoid total masing-masing menggunakan metode Folin Ciocalteu dan AlCl3. Aktivitas antioksidan diukur menggunakan metode DPPH. Sedangkan kadar asam folat ditentukan dengan HPLC. Berdasarkan hasil PCA, warna kulit buah mentah, warna kulit buah matang, dan bentuk ujung buah merupakan 3 karakter utama yang berperan besar dalam pengelompokan. Tujuh kultivar membentuk dua kelompok dan 3 kultivar lain terpisah berjauhan. Kelompok I terdiri dari Ambon Lumut dan Raja Sereh, memiliki warna kulit buah mentah berturut-turut hijau tua berbintik hitam dan hijau berbintik hitam. Kelompok II terdiri dari Ambon Kuning, Ambon Badak, Papan, Lampung, dan Rejang memiliki warna kulit buah matang kuning. Tiga kultivar terpisah yaitu Raja Bulu, Udang, dan Ambon Putih. Raja bulu memiliki bentuk ujung buah leher botol. Kultivar Udang memiliki warna kulit buah mentah merah kehijauan dan saat matang menjadi merah. Ambon putih memiliki warna kulit buah matang hijau muda kekuningan. Secara umum profil metabolit daging buah 10 kultivar pisang meja menunjukkan pola kromatogram serupa. Senyawa yang berhasil teridentifikasi secara putatif berjumlah 19 pada mode ion positif. Keseluruhan senyawa terdapat pada semua kultivar dengan kandungan bervariasi berdasarkan luas puncaknya. Semua senyawa telah terkonfirmasi berdasarkan pola fragmentasi MS2 dan terseleksi dengan nilai error massa sebesar 10 ppm. Senyawa yang mendominasi berasal dari kelompok asam lemak diikuti oleh kelompok katekolamin, kuinon, fenol, flavonoid, asam hidroksi-sinamat, indol, dan asam amino. Sebagian besar dari senyawa tersebut merupakan komponen bioaktif penting seperti asam linoleat (Omega-6), asam linolenat (Omega-3), dopamin, asam p-kumarat, eugenol, dan mirisetin deoksiheksosa-heksosida. Hasil PCA menunjukkan sepuluh kultivar terpisah menjadi dua kelompok berdasarkan profil metabolitnya. Kelompok I terdiri dari Ambon Kuning, Ambon Badak, Ambon Putih, Lampung, Papan, Rejang, dan Raja Sereh. Kelompok II terdiri dari Ambon Lumut, Raja Bulu, dan Udang. Asam linolenat merupakan komponen utama (PC-1: 57%) dan p-asam kumarat merupakan komponen kedua (PC-2: 38%) yang berkontribusi besar dalam pengelompokan. Ciri morfologi warna kulit buah mentah, warna kulit buah matang, warna daging buah matang, rasa dominan, ujung buah, dan bentuk buah berkorelasi dengan senyawa antrokuinonol, norefinefrin, dopamin, asam linolenat, mirisetin deoksiheksosa heksosida, metoksi karbonil glisin, dan metil linolenat. Profil metabolit dan penanda morfologi tersebut dapat digunakan untuk mengembangkan kultivar tanaman pisang sebagai sumber pangan nutrasetikal yang potensial. Kadar polifenol total, flavonoid total, dan aktivitas antioksidan (IC50) sangat signifikan bervariasi. Kadar polifenol total tertinggi ditunjukkan oleh kultivar Rejang (AA) sebesar 3498,63 mg GAE/Kg ekstrak, sedangkan terendah pada kultivar Papan (AAA) sebesar 1057,61 mg GAE/Kg ekstrak. Kandungan flavonoid total bervariasi antara 2756,07 sampai 1068,21 mg QE/Kg. Nilai tertinggi ditunjukkan oleh kultivar Ambon Lumut sedangkan terendah kultivar Lampung. Nilai IC50 sampel daging buah pisang berkisar antara 3047,42 ppm pada kultivar Rejang sampai 14282,84 ppm pada kultivar Papan. Kadar asam folat dalam daging buah 5 kultivar pisang (Ambon Kuning, Ambon Lumut, Raja Bulu, Raja Sereh, dan Lampung) menunjukkan hasil beragam. Nilai tertinggi dimiliki kultivar Lampung sebesar 24,58 µg/100 g berat segar daging buah, berbeda signifikan dari empat kultivar lainnya. Kadar asam folat tertinggi dalam rata-rata berat satu buah utuh (143,78 g) terdapat pada Ambon Kuning yaitu 32 µg. Kadar asam folat buah pisang 5 kultivar mampu memenuhi sekitar 5,3 – 6,1% nilai RDA (Reference Dietary Allowance) orang dewasa atau 3,5 – 4,1% nilai RDA ibu hamil. Kultivar buah yang memiliki kelimpahan relatif tinggi sejumlah senyawa bioaktif yaitu Ambon putih, Udang, Ambon Lumut, dan Raja Bulu. Senyawa bioaktif tersebut adalah eugenol, asam palmitelaidat, antrokuinonol, asam linoleat, mirisetin deoksoheksosa heksosida, 1,4-benzokuinon, norefinefrin, asam p-kumarat, dopamin, asam linolenat, dan asam heptadekanoat. Kultivar buah rekomendasi untuk kadar polifenol total dan aktivitas antioksidan tinggi yaitu Rejang. Kultivar buah rekomendasi untuk kadar flavonoid tinggi yaitu Ambon Lumut dan asam folat tinggi yaitu Lampung. Kultivar-kultivar tersebut merupakan pisang rekomendasi untuk dikonsumsi maupun dikembangkan lebih lanjut.

The dessert bananas genotype are generally AA, AAA, and AAB, while most of the ABB is classified as cooking bananas. Their nutritional content can be accessed much better than cooking bananas by the human body because they can be consumed directly without processing. Bananas are known to have very high nutritional content, productivity, acceptability, and genetic diversity. Therefore, bananas are one of the nutraceutical foods that have great potential to overcome global nutrition and health problems. However, basic information related to banana’s fruit morphology and phytochemical by detail is not yet available. This study aims to provide information about fruit morphology, metabolite profile, total polyphenol content, total flavonoid content, antioxidant activity, and folic acid content of several Indonesian dessert banana cultivars. This study consisted of 4 parts, namely morphological fruit characterization, metabolomic analysis, analysis of antioxidant potentcy, and folic acid content. Some of this information can be used for the development of dessert bananas that focus on improving nutrients and their bioactive compounds (biofortification), also as information for the public regarding consumption patterns dan preferences, and basic information for nutrigenomic studies. The fruits of 10 banana cultivars (sixth mature stage) were obtained from 5 villages in Bogor district, namely Ambon Putih (AAA), Ambon Kuning (AAA), Ambon Badak (AAA), Ambon Lumut (AAA), Raja Sereh (AAB), Raja Bulu (AAB), Lampung (AA), Papan (AAA), Rejang (AA), and Udang (AAA) were morphologically characterized based on 21 descriptors (IPGRI-INIBAP/CIRAD). The metabolite profile was analyzed using UHPLC-Q-Orbitrap HRMS. The content of total polyphenols using the Folin Ciocalteu method, total flavonoids using the ALCl3 method, antioxidant activity using the DPPH method, and folic acid content was analyzed using the HPLC method. Based on the PCA results, unripe fruit peel color, ripe fruit color, and the shape of fruit tip are the 3 main characters that play a big role in a grouping. The seven cultivars formed two groups and the other 3 cultivars were far apart. The group I consisted of Ambon Lumut and Raja Sereh, having the color of unripe fruit peel respectively dark green with black spots and green with black spots. Group II consists of Ambon Kuning, Ambon Badak, Papan, Lampung, and Rejang has yellow ripe fruit skin color. Three separate cultivars are Raja Bulu, Udang, and Ambon Putih. Raja Bulu has the shape of a bottle neck fruit apex. Udang cultivar has a greenish-red skin color and when ripe they turn red. Ambon Putih has a yellowish light green ripe fruit peel color. The pulp metabolite profile of 10 cultivars of dessert bananas showed a similar chromatogram pattern but in detail showed many differences in the presence, height, and peaks area. The compounds putatively identified were 19 in the positive ion mode. All compounds were found in all cultivars with varying contents based on their peak area and had been confirmed by the MS2 fragmentation pattern and selected with 10 ppm the mass error value. Fatty acid was the main class followed by the catecholamine, quinone, phenol, flavonoid, hydroxycinnamic, indole, and amino acids groups. Most of these are important bioactive compounds such as linoleic acid, linolenic acid, dopamine, p-coumaric acid, eugenol, myricetin deoxyhexose-hexoside etc. PCA results showed ten cultivars were separated into two groups based on their metabolite profiles. Group I consisted of Ambon Kuning, Ambon Badak, Ambon Putih, Lampung, Papan, Rejang, and Raja Sereh. Group II consists of Ambon Lumut, Raja Bulu, and Udang. Linolenic acid was the main component (PC-1: 57%) and p-coumaric acid was the second component (PC-2: 38%) that contributed to the grouping of cultivars. Morphological characteristics of immature fruit peel color, mature fruit peel color, pulp color at maturity, predominant taste, fruit apex, and fruit shape were correlated with antroquinonol, norepinephrine, dopamine, linolenic acid, myricetin deoxiheksose heksoside, methoxy carbonyl glycine, and methyl linolenat compounds. The profile of these metabolites and morphological markers can be used to develop banana plant cultivars as a potential nutraceutical food source. Total polyphenols content, total flavonoids content, and antioxidant activity (IC50) was highly variable and significantly different. The highest total polyphenol content was shown by the Rejang cultivar (AA) at 3498.63 mg GAE/Kg extract, while the lowest was in the Papan cultivar (AAA) group of 1057.61 mg GAE/Kg extract. The total flavonoid content also was quite varied, ranging from 2756.07 to 1068.21 mg QE/Kg. The highest value was indicated by the Ambon Lumut cultivar, while the lowest was the Lampung cultivar. IC50 values of banana pulp samples in the form of extracts ranged from 3047.42 ppm on the Rejang cultivar to 14282.84 ppm on the Papan cultivar. The content of folic acid in the pulp of five cultivars (Ambon Kuning, Ambon Lumut, Raja Bulu, Raja Sereh, and Lampung) showed varied results. Lampung cultivar showed the highest content (24,58 µg/100 g fresh weight), significantly different from the other four cultivars. The highest folic acid content in an average of one whole fruit (143,78 g) was found in the Ambon Kuning cultivar, which was 32 µg. The folic acid content of five banana cultivars can meet about 5.3 - 6.1% of the RDA (Reference Dietary Allowance) value for adults or 3.5 - 4.1% of the RDA value for pregnant women. Cultivars that have a relatively high abundance of bioactive compounds are Ambon Putih, Udang, Ambon Lumut, and Raja Bulu. These bioactive compounds are such as eugenol, palmitelaidic acid, antroquinonol, linoleic acid, myrisetin deoxohexose hexoside, 1,4-benzoquinone, norepinephrine, p-coumaric acid, dopamine, linolenic acid, and heptadecanoic acid. Rejang is the recommended fruit cultivar for the highest total polyphenol content and antioxidant activity. Ambon Lumut is the recommended cultivar for the highest flavonoid content and Lampung for the highest folic acid content. These cultivars are recommended bananas for consumption or for further development.