Diabetes melitus, khususnya tipe 2, kini menjadi salah satu tantangan kesehatan terbesar di dunia dan sangat terkait dengan pola konsumsi pangan masyarakat. WHO melaporkan bahwa lebih dari 537 juta orang dewasa hidup dengan diabetes pada tahun 2024, dan jumlah tersebut diprediksi melonjak menjadi 643 juta pada 2030 (Darmawan et al. 2024).
Indonesia sendiri berada dalam posisi mengkhawatirkan, dengan prevalensi diabetes pada kelompok usia 20–79 tahun mencapai 11,3% atau lebih dari 20 juta orang, serta sekitar 73,2% penderitanya belum terdiagnosis.
Kondisi ini semakin menekan kebutuhan akan pangan yang tidak hanya menyediakan energi, tetapi juga mendukung kontrol metabolik.
Dalam konteks ini, beras menjadi isu penting karena merupakan makanan pokok bagi lebih dari setengah populasi dunia, dengan produksi global mencapai 509,87 juta ton metrik pada 2021/2022 dan Asia menyumbang lebih dari 90% produksi serta 88% konsumsi (Muchlisyiyah et al. 2023).
Sebagian besar varietas beras putih giling memiliki indeks glikemik tinggi (70–90), sehingga konsumsi rutinnya dapat meningkatkan beban glikemik harian dan memicu lonjakan glukosa darah pascaprandial (Guo et al. 2024).
Kombinasi antara tingginya konsumsi beras dan meningkatnya prevalensi diabetes menjadikan inovasi pengolahan beras rendah glikemik sebagai kebutuhan mendesak dalam strategi pencegahan penyakit metabolik.
Salah satu pendekatan yang potensial untuk menurunkan indeks glikemik beras adalah dengan memodifikasi struktur patinya agar kandungan pati resisten (resistant starch/RS) meningkat.
Pati resisten adalah fraksi pati yang tidak tercerna di usus halus, sehingga tidak memicu lonjakan glukosa darah, dan justru berperan dalam metabolisme glukosa melalui fermentasi menjadi asam lemak rantai pendek di usus besar.
Dalam konteks STEM, inovasi ini dapat diwujudkan melalui modifikasi proses pengolahan beras. Dua jenis pati resisten yang paling relevan untuk pengembangan beras fungsional adalah RS3 dan RS5.
RS3 terbentuk melalui proses gelatinisasi dan retrogradasi saat beras dipanaskan kemudian didinginkan, sedangkan RS5 terbentuk melalui pembentukan kompleks antara amilosa dan lipid.
Kombinasi kedua pendekatan ini memungkinkan pengembangan beras yang lebih sehat, dengan indeks glikemik lebih rendah, tekstur yang familiar, dan nilai gizi tambahan, tanpa memerlukan perubahan kebiasaan makan masyarakat.
Aspek Science menitikberatkan pada pemahaman mekanisme molekuler pembentukan RS selama proses pengolahan. Kajian ini meliputi fenomena gelatinisasi yang mengacaukan struktur kristalin pati, diikuti retrogradasi amilosa yang membentuk struktur kristalin baru yang lebih resisten terhadap enzim pencernaan (RS3).
Baca Juga: Peran STE(A)M dalam Membangun Ketahanan Pangan Indonesia: Sebuah Perspektif Calon Ahli Pangan
Secara bersamaan, penambahan lipid memungkinkan terbentuknya kompleks amilosa-lipid (RS5) yang secara enzimatis lebih sulit dihidrolisis.
Pemahaman tingkat molekuler ini juga menjelaskan bagaimana pati resisten difermentasi menjadi short-chain fatty acids (SCFA) di kolon, yang berperan dalam meningkatkan sensitivitas insulin dan menurunkan respons glikemik postprandial (Ad et al. 2024).
Aspek Technology berperan dalam pemilihan instrumen dan metode yang dapat memfasilitasi modifikasi pati secara presisi.
Teknologi microwave-assisted parboiling (MAP) merupakan contoh implementasi yang mampu menginduksi gelatinisasi lebih cepat dan merata dibanding parboiling konvensional, sehingga efisiensi pembentukan RS3 meningkat tanpa degradasi nutrisi yang signifikan (Panda et al. 2021) Analisis lanjutan menggunakan Scanning Electron Microscopy (SEM), X-Ray Diffraction (XRD), dan Differential Scanning Calorimetry (DSC) diperlukan untuk mengonfirmasi perubahan morfologi granula, tipe kristalinitas, dan stabilitas termal kompleks pati-lipid.
Dengan demikian, aspek Technology memastikan bahwa modifikasi pati tidak hanya terjadi, tetapi terjadi dengan kualitas dan konsistensi yang terukur.
Aspek Engineering berfokus pada perancangan sistem dan optimasi kondisi proses agar teknologi ini dapat diimplementasikan secara efisien dari skala laboratorium hingga produksi industri.
Parameter kritis seperti suhu, tekanan, waktu pemanasan, dan laju pengeringan harus disesuaikan untuk mencapai kondisi termodinamika yang ideal bagi pembentukan RS tanpa merusak integritas butir beras.
Prinsip teknik kimia diterapkan untuk menghitung efisiensi energi, perpindahan panas, dan perpindahan massa selama proses parboiling dan fortifikasi lipid. Pendekatan rekayasa ini penting agar inovasi tidak berhenti pada skala riset, tetapi dapat diproduksi secara ekonomis dan reproducible.
Aspek Mathematics menjadi fondasi dalam memvalidasi hasil eksperimen di laboratorium dan memastikan keputusan teknis serta ilmiah didasarkan pada bukti kuantitatif.
Analisis data menggunakan Analysis of Variance (ANOVA) membantu menentukan apakah penurunan respons glikemik yang dihasilkan benar-benar signifikan.
Model seperti Response Surface Methodology (RSM) digunakan untuk mengoptimalkan kombinasi variabel proses, misalnya interaksi antara suhu MAP, waktu pendinginan, dan konsentrasi lipid untuk mendapatkan kadar RS maksimal.
Inovasi pengembangan beras fungsional berbasis pati resisten melalui modifikasi parboiling dan penambahan lipid merupakan langkah strategis dalam menjawab tantangan kesehatan masyarakat 5 hingga 10 tahun ke depan.
Integrasi pendekatan STEM ini menegaskan bahwa inovasi beras rendah glikemik bukan sekadar modifikasi bahan pangan, melainkan rekayasa menyeluruh mulai dari tingkat molekuler hingga produksi.
Melalui pendekatan ilmiah, teknologi tepat guna, rekayasa proses yang efisien, dan validasi matematis yang kuat, pengembangan beras fungsional berbasis pati resisten muncul sebagai solusi strategis dalam menjawab tantangan diabetes dan mewujudkan sistem pangan yang lebih sehat, berkelanjutan, dan sesuai pola konsumsi masyarakat Indonesia.
Penulis: Vania Theresia Putri Jasinta
Mahasiswa Pascasarjana Prodi Ilmu Pangan, Departemen Ilmu dan Teknologi Pangan, Institut Pertanian Bogor
Editor: Ika Ayuni Lestari
Bahasa: Rahmat Al Kafi
Daftar Pustaka
Ad NPO, Iset LW, Uwannarong SS, Akdeenarong NP. 2024. Increasing resistant starch of processed Thai rice using citric acid , extra virgin coconut oil and herbs. J Stage. 30(1):37 46. doi:10.3136/fstr.FSTR-D-23-00104.
Darmawan ES, Permanasari VY, Nisrina LV, Kusuma D, Hasibuan SR, Widyasanti N. 2024. Behind the Hospital Ward : In-Hospital Mortality of Type 2 Diabetes Mellitus Patients in Indonesia ( Analysis of National Health Insurance Claim Sample Data ). Int Jou of Env Res & Pub Health. 21,581: 1-19.
Guo H, Cai Y, Ogawa Yukiharu, Shiraga K, Kondo N, Ogawa Yuichi. 2024. Quantification of resistant starch content in rice after hydrothermal treatments using terahertz spectroscopy. Food Res Int. 186 April:114400. doi:10.1016/j.foodres.2024.114400.
Muchlisyiyah J, Shamsudin R, Basha RK, Shukri R, How S, Niranjan K, Onwude D. 2023. Parboiled Rice Processing Method , Rice Quality , Health Benefits , Environment , and Future Perspectives : A Review. Agriculture. 13,1390: 1-24.
Panda BK, Mishra G, Panigrahi SS, Shrivastava SL. 2021. Microwave-assisted parboiling of high moisture paddy: A comparative study based on energy utilization, process economy and grain quality with conventional parboiling. Energy. doi:10.1016/j.energy.2021.121011.
⚡ Baca Lebih Cepat Artikel MMI di Ponsel Anda!
Ikuti Channel WhatsApp
Media Mahasiswa Indonesia (MMI):
KLIK DI SINI
