24
HASIL DAN PEMBAHASAN Perubahan Sifat Organoleptik Warna Nilai rata-rata penilaian kesukaan (hedonik) terhadap parameter warna minuman berbahan baku FOS berkisar antara 5,4 - 6,0, sedangkan penilaian tingkat kecerahan (mutu hedonik) antara skala 4,5 - 6,0. Kisaran skala tersebut berarti panelis menilai produk pada skala biasa (suka tidak, tidak suka pun tidak) sampai agak suka dengan mutu warna agak tidak cerah sampai agak cerah. Rata-rata penilaian tingkat kesukaan dan kecerahan minuman antar waktu penyimpanan menunjukkan tren yang sama. Penilaian tingkat kesukaan semakin meningkat, namun sedikit menurun pada penyimpanan minggu terakhir (ke-8). Hal yang sama juga terjadi pada tingkat kecerahan produk. Semakin lama waktu penyimpanan maka penilaian tingkat kecerahannya juga semakin meningkat, kemudian menurunan pada minggu ke-8. Oleh karena itu, penilaian kecerahan berbanding lurus dengan penilaian kesukaan panelis terhadap warna minuman. Hal ini menunjukkan bahwa semakin cerah warna minuman, panelis juga semakin suka. Tabel 4 Nilai rata-rata penilaian warna produk selama penyimpanan Parameter Hedonik Mutu Hedonik
Kamar (Tk)
0 5,3
2 5,8
Minggu ke4 5,9
6 5,9
Rendah (Tr)
5,3
5,9
5,6
6,0
Perlakuan Suhu
Kamar (Tk)
4,5
Rendah (Tr)
4,5
a a
5,7 5,3
bc
5,9
b
5,6
bc bc
6,1 6,0
8 5,5 5,8 c bc
5,7 6,0
bc bc
keterangan: perbedaan huruf menyatakan nilai berbeda nyata
Hasil uji statistik menunjukkan bahwa waktu penyimpanan memberikan pengaruh nyata (p<0,05) terhadap tingkat kecerahan, namun tidak berpengaruh nyata
(p>0,05)
pada
tingkat
kesukaan
warna.
Semakin
lama
waktu
penyimpanan, penilaian panelis terhadap tingkat kecerahan minuman semakin meningkat. Tingkat kecerahan produk pada minggu ke-0 berbeda nyata dengan minggu ke-2,4,6 dan 8, dan minggu ke-2 berbeda nyata dengan minggu ke-6. Perlakuan suhu kamar (Tk) dan suhu rendah (Tr) tidak berpengaruh nyata (p>0,05) terhadap penilaian tingkat kecerahan maupun kesukaan warna produk.
25
Gambar 6 Grafik perubahan nilai rata-rata penilaian warna Aroma Peranan aroma dalam bahan makanan sangat penting, karena aroma merupakan indeks mutu yang menentukan penerimaan konsumen (Winarno 1980). Kelelehan daya cium terhadap bau (fatigue of odor) terjadi dengan cepat, sehingga penilaian terhadap aroma sangat sensitif untuk berubah. Penilaian panelis terhadap kesukaan dan tingkat aroma minuman berada pada rentang yang hampir sama. Rata-rata penilaian kesukaan aroma adalah agak suka (5,9 - 6,2), sedangkan penilaian tingkat aroma minuman adalah agak beraroma (5,6 - 6,2). Nilai rataan tingkat kesukaan dan aroma minuman paling tinggi terjadi pada minggu ke-2, baik pada penyimpanan suhu kamar maupun suhu rendah yaitu 6,2 (agak suka dengan warna yang agak cerah). Namun, penilaian cenderung mengalami penurunan pada minggu selanjutnya. Tabel 5 Nilai rata-rata penilaian aroma produk selama penyimpanan Parameter Hedonik Mutu Hedonik
Perlakuan Suhu
Minggu ke-
Tk
0 6,1
2 6,2
4 5,6
6 5,9
8 6
Tr
6,1
6,2
6,2
5,9
5,9
Tk
5,7
6,2
5,6
5,5
6,2
Tr
5,7
6,2
6,2
5,7
6,1
Perubahan tingkat aroma minuman selama penyimpanan disebabkan karena senyawa volatile (mudah menguap) yang terdapat pada bahan sintetis yang ditambahkan. Flavor powder yang digunakan adalah bahan sintesis (buatan) dengan bahan dasar amil asetat yang bersifat mudah menguap. Menurut Delarue et al (2006), dalam bentuk larutan, mono atau disakarida berinteraksi dengan molekul air yang dapat mempengaruhi beberapa senyawa yang memberikan aroma (flavor). Gugus hidroksil pada senyawa mono atau disakarida sangat larut dalam air. Semakin banyak gugus hidroksil yang larut
26 dalam air, maka air dalam bahan pangan untuk mengikat senyawa flavor semakin kecil. Oleh karena itu, terjadinya perubahan sifat kimia, seperti kadar air dan total gula terlarut dapat memicu perubahan pada tingkat aroma minuman. Faktor pengemasan sangat mempengaruhi kondisi bahan yang ada didalamnya. Jenis kemasan yang kedap udara dapat mencegah penguapan flavor dalam bahan. Selain itu, saat proses produksi perlu dipastikan pengemasan dilakukan dengan baik agar tidak mengalami kebocoran pada kemasan. Hasil uji statistik menunjukkan bahwa waktu dan suhu penyimpanan tidak berpengaruh nyata (p>0,05) terhadap penilaian kesukaan aroma maupun tingkat aroma minuman.
Gambar 7 Grafik perubahan nilai rata-rata penilaian aroma Rasa Rasa merupakan penilaian sensori sebagai respon dari stimulasi lidah yang merasakan. Molekul mono atau disakarida, selain mempengaruhi flavor, juga secara alami memberikan rasa manis pada bahan pangan. Bahan baku FOS memilki tingkat kemanisan hanya 35% dari gula sukrosa. Oleh karena itu, ditambahkan pemanis buatan berupa sukralosa yang memiliki kemanisan tinggi (setara dengan 600 gram sukrosa). Tingkat kemanisan sangat berhubungan dengan sifat kimia produk yaitu total gula terlarut. Semakin turun jumlah gula pada bahan pangan, maka kemungkinan semakin turunnya tingkat kemanisan minuman pun dapat terjadi. Tingkat kesukaan panelis terhadap rasa minuman FOS berkisar antara agak suka sampai suka (5,6 – 6,5), sedangkan tingkat kemanisan minuman adalah manis (6,5 - 6,8). Penilaian kesukaan panelis terhadap rasa minuman meningkat hingga minggu ke-4, kemudian semakin turun pada minggu ke-6 dan 8.
27 Tabel 6 Nilai rata-rata penilaian rasa produk selama penyimpanan Parameter Hedonik Mutu Hedonik
Perlakuan Suhu
0
ab
Tk
5,7
Tr
5,7 6,6 6,6
Tk Tr
ab
2 5,7
ab
Minggu ke4
abc
6,0 6,5 6,9
6,4
bc c
6,6 6,4 6,6
6 6,3
abc
bc
6,4 6,9 6,7
8 5,8
ab a
5,5 6,7 6,7
keterangan: perbedaan huruf menyatakan nilai berbeda nyata
Waktu penyimpanan memberikan pengaruh nyata (p<0,05) terhadap tingkat kesukaan panelis, Semakin lama waktu penyimpanan, nilai rata-rata tingkat kesukaan rasa minuman cenderung mengalami peningkatan hingga aminggu ke-4, kemudian menurun pada minggu selanjutnya. Hal tersebut dikarenakan tingkat kemanisan minuman yang dinilai oleh panelis semakin manis. Semakin manis rasa minuman, panelis pun semakin suka. Penurunan nilai kesukaan dapat terjadi karena adanya after taste yang terasa pada minuman. Bahan Sukralosa yang ditambahkan dapat menimbulkan rasa pahit pada pangkal lidah. Bahan tambahan lain yang juga menghasilkan rasa adalah garam (asin). Menurut Winarno (1980), adanya komponen rasa lain akan berinteraksi dengan komponen primer. Akibat yang mungkin ditimbulkan adalah terjadinya peningkatan atau penurunan rasa. Hasil uji statistik menunjukkan waktu penyimpanan tidak berpengaruh nyata (p>0,05) pada nilai tingkat kemanisan minuman FOS. Nilai kesukaan rasa minggu ke-0 dan 8 berbeda nyata dengan minggu ke-4 dan 6, dan pada minggu ke-2 berbeda nyata dengan minggu ke-4. Perlakuan suhu penyimpanan tidak memberikan pengaruh nyata (p>0,05) terhadap penilaian tingkat kesukaan rasa dan kemanisan minuman FOS.
Gambar 8 Grafik perubahan nilai rata-rata penilaian rasa
28 Kekentalan Tekstur kental yang dihasilkan berasal dari bahan pengental pada minuman. Bahan pengental (stabilizer) yang digunakan adalah xanthan gum. Jumlah xanthan gum yang ditambahkan pada formula minuman ini sebesar 0,005% atau 0,01 gram. Penilaian hedonik kekentalan minuman FOS yaitu agak suka (5,7-6,1), sedangkan nillai rata-rata tingkat kekentalan berkisar antara 4,7 sampai 5,2 yaitu biasa (tidak kental tidak dan kental juga tidak). Nilai kesukaan paling tinggi terjadi pada minggu ke-2, sebesar 6,1 (agak suka) dengan nilai tingkat kekentalan pada skala 5 (biasa). Hal tersebut menunjukkan panelis lebih suka dengan tekstur yang kental tidak, encer pun tidak. Penilaian tingkat kekentalan minuman cenderung mengalami peningkatan hingga minggu ke-4, kemudian menurun pada minggu selanjutnya. Tabel 7 Nilai rata-rata penilaian kekentalan produk selama penyimpanan Parameter Hedonik Mutu Hedonik
Perlakuan Suhu
0
Tk
5,7
Tr
5,7
abc abc
2 6,1 6,0
c bc
Minggu ke4 5,3 5,2
ab
a
6 5,9 6,0
bc bc
8 5,7 6,2
abc c
Tk
4,7
5,0
5,3
4,8
4,7
Tr
4,7
5,1
5,2
4,8
4,7
keterangan: perbedaan huruf menyatakan nilai berbeda nyata
Waktu penyimpanan berpengaruh nyata (p<0,05) terhadap penilaian hedonik kekentalan. Semakin lama waktu penyimpanan, nilai kesukaan panelis terhadap kekentalan produk cenderung semakin meningkat. Menurut Winarno (1980), tekstur dan konsistensi suatu bahan akan berpengaruh terhadap cita rasa yang ditimbulkan oleh bahan tersebut. Penilaian hedonik terendah terjadi pada minggu ke-4, dimana nilainya berbeda nyata dengan minggu ke-0, 2, 6, dan 8. Semakin kental suatu bahan, penerimaan terhadap intensitas rasa, bau, dan cita rasa akan berkurang. Jika dilihat dari penilaian tingkat kekentalan pada minggu ke-4 (tabel 7) adalah nilai tertinggi selama penyimpanan. Hal tersebut menunjukkan semakin kental minuman, penilaian hedonik terhadap kekentalan minuman cenderung tidak suka. Waktu penyimpanan tidak berpengaruh nyata (p>0,05) pada nilai tingkat kekentalan minuman FOS. Hal tersebut dikarenakan xanthan gum membentuk gel yang relatif stabil bahkan jika bereaksi dengan asam. Namun, perubahan kadar air produk juga dapat mempengaruhi kekentalan minuman. Semakin tingginya kadar air produk akan menyebabkan kekentalan minuman semakin
29 turun (semakin encer). Perlakuan suhu penyimpanan tidak berpengaruh nyata (p>0,05) terhadap nilai hedonik dan mutu hedonik kekentalan minuman FOS.
Gambar 9 Grafik perubahan penilaian kekentalan Keseluruhan Nilai rata-rata penilaian tingkat kesukaan panelis terhadap keseluruhan minuman FOS berkisar antara 5,8 sampai 6,2 (agak suka). Hal tersebut terlihat pada penilaian hedonik warna, aroma, rasa, dan kekentalan yang juga berkisar antara agak suka hingga suka. Oleh karena itu, mutu organoleptik produk minuman FOS masih dapat diterima selama 8 minggu penyimpanan, karena berada pada skala suka. Tabel 8 Nilai rata-rata penilaian keseluruhan produk selama penyimpanan Perlakuan Suhu
Minggu ke-
Tk
0 6,1
2 6,1
4 5,9
6 6,3
8 6,0
Tr
6,1
6,2
5,7
6,1
5,9
Waktu dan suhu penyimpanan tidak memberikan pengaruh nyata (p>0,05) terhadap penilaian kesukaan panelis terhadap keseluruhan produk.
Gambar 10 Grafik penilaian keseluruhan minuman FOS
30 Perubahan Sifat Kimia Kadar Air Menurut Rollet (1996), kadar air adalah pengukuran hasil dan kuantitas dari produk yang berbentuk padatan dan sering digunakan sebagai indeks nilai ekonomi, stabilitas, dan kualitas dari produk makanan. Inulin sebagai bahan dasar pembuatan FOS merupakan bahan yang bersifat higroskopis (dapat menyerap air dari udara sekeliling, dan sebaliknya dapat melepaskan sebagian air yang terkandung ke udara), sehingga dalam proses penyimpanannya harus sangat diperhatikan. Menurut Syarief dan Halid (1993), kadar air merupakan persentase kandungan air suatu bahan, dapat dinyatakan berdasarkan berat basah (wet basis) atau berat kering (dry basis). Kadar air berat kering adalah air yang diuapkan dibagi berat bahan setelah pengeringan. Menurut Troller (1978), Kadar air akan semakin meningkat seiring dengan waktu penyimpanan, yang merupakan salah satu indikator kerusakan pada bahan pangan. Perubahan kadar air yang tinggi berakibat pada stabilitas makanan. Hal tersebut menjadi pertimbangan dalam hal kemasan dan penyimpanan makanan. Kadar air sebuk minuman berbahan baku FOS selama penyimpanan 8 minggu berkisar antara 2,46% sampai 4,41% berat kering (bk). Tabel 9 Rata-rata kadar air selama penyimpanan Penyimpanan minggu ke-
Perlakuan suhu Tk
0
2,46
2
2,66
4
4,35
6
4,23
8
3,81
a a cd cd bc
Tr 2,46 2,48 3,87 4,41 3,54
a a bcd d b
keterangan: perbedaan huruf menyatakan nilai berbeda nyata
Kadar air tertinggi terjadi pada penyimpanan minggu ke-6 dengan suhu rendah (4,41%bk), kemudian terjadi penurunan pada minggu ke-8. Kadar air produk yang disimpan pada suhu rendah lebih tinggi dibandingkan yang disimpan pada suhu kamar. Hal tersebut terjadi karena kemasan yang digunakan tidak vakum (masih terdapat udara dalam kemasan). Udara yang jenuh dalam kemasan kemudian mengalami kondensasi (berubah menjadi uap air) dan menempel pada kemasan. Uap air yang jenuh tersebut kemudian jatuh kedalam bahan, dan mengakibatkan perubahan kadar air. Namun, terdapat perbedaan pencapaian kadar air tertinggi antara penyimpanan suhu kamar dan es, dimana produk lebih cepat mengalami kadar air tertinggi pada penyimpanan suhu kamar.
31 Suhu penyimpanan sangat mempengaruhi kelembaban udara yang akan berakibat pada kadar air produk. Suhu kamar yang cenderung lebih tinggi (25-30 0
C) membuat udara disekitar menjadi lebih lembab. Jika kelembaban udara (RH)
lingkungan/udara lebih besar daripada RH produk, maka akan terjadi absorpsi (penyerapan uap air udara ke bahan). Absorpi pada minuman serbuk berbahan baku FOS yang disimpan dalam suhu kamar ternyata lebih cepat dibandingkan dengan suhu rendah.
Gambar 11 Perubahan kadar air serbuk minuman FOS Waktu penyimpanan memberikan pengaruh nyata (p<0,05) pada kadar air serbuk minuman FOS. Semakin lama penyimpanan, kadar air produk cendrung semakin meningkat. Peningkatan kadar air seiring waktu penyimpanan dapat terjadi akibat dari aktivitas mikroorganisme yang ada dalam bahan pangan, karena salah satu hasil metabolisme mikroba adalah H20 (air). Kadar air minggu ke-4 berbeda nyata dengan minggu ke-0,2,6, dan 8, sedangkan minggu ke-0 dan 2 berbeda nyata dengan minggu ke-6 dan 8. Perlakuan suhu penyimpanan tidak berpengaruh nyata (p>0,05) terhadap kadar air produk. Kadar Abu Abu merupakan residu anorganik dari pembakaran bahan organik. Kadar abu dapat dihitung berdasarkan pengurangan bobot sampel selama proses oksidasi sempurna pada suhu tinggi (biasanya 500-600 0C) melewati proses penguapan dari material organik. Residu organik yang terukur dapat berupa mineral, bahan logam, ataupun bahan pengisi dalam bahan pangan. Total abu merupakan parameter yang bermanfaat bagi nilai nutrisi dari produk makanan. Hal ini sangat membantu tidak hanya untuk mengkuantifikasi total abu melainkan juga kadar abu, dan proporsi dari abu tidak larut asam (Rollet 1996).
32 Kadar abu minuman serbuk berbahan baku FOS selama penyimpanan berkisar antara 1,74% sampai 2,28 %bk. Persentase kadar abu tertinggi terjadi pada minggu ke-6 dengan suhu rendah (2,28 %bk). Tabel 10 Rata-rata kadar abu selama penyimpanan Minggu ke0
Perlakuan suhu Tk 2,01
2
2,28
4
2,26
6
1,74
8
1,91
abc
c bc a ab
Tr 2,01 2,22
bc
2,19 2,28 1,90
abc bc
c ab
keterangan: perbedaan huruf menyatakan nilai berbeda nyata
Waktu penyimpanan berpengaruh nyata (p<0,05) pada kadar abu serbuk minuman FOS. Semakin lama penyimpanan, kadar abu produk cenderung menurun. Kadar abu minggu ke-8 berbeda nyata dengan minggu ke-0,2,4, dan 6. Perlakuan suhu penyimpanan tidak memberikan pengaruh nyata (p>0,05) pada kadar abu produk.
Gambar 12 Perubahan kadar abu serbuk minuman FOS Total Gula Menurut Apriyanto et al (1989), total gula merupakan jumlah dari keseluruhan gula sederhana, oligosakarida, polisakarida, dan turunannya. Mengingat karakteristik minuman yang berbahan dasar hampir seluruhnya adalah gula (fruktooligosakarida), sehingga perlu diuji total gula yang terlarut selama penyimpanan 8 minggu. Kadar total gula minuman FOS selama peyimpanan berkisar antara 88,84 % hingga 92,32%. Total gula tertinggi terjadi pada minggu ke-0, yaitu 92,32%, kemudian semakin menurun pada minggu berikutnya.
33
Tabel 11 Rata-rata total gula selama penyimpanan Penyimpanan Minggu ke0 2 4 6 8
Perlakuan suhu Tk 92,32 88,77 89,94 89,00 90,00
Tr 92,32 88,90 90,24 89,63 88,75
Waktu dan suhu penyimpanan tidak berpengaruh nyata (p>0,05) terhadap total gula serbuk minuman FOS.
Gambar 13 Perubahan total gula serbuk minuman FOS Derajat Keasaman (pH) Salah satu faktor yang mempengaruhi tingkat keasaman adalah kadar total asam pada bahan. Hasil penguraian asam-asam organik pada bahan pangan adalah CO2 dan H2O, sehingga konsentrasi H+ (berasal dari asam organik) menjadi berkurang. Berkurangnya konsentrasi ion H+ menyebabkan pH naik. Menurut teori Archenius, semakin banyak ion H+ maka semakin besar konsentrasi H+ [H+] sehingga pH semakin rendah (Anjani 2003). Menurut Hayes dan Forsythe (1998), produk yang berbahan dasar fruktooligosakarida atau jenis karbohidrat lain cenderung memproduksi asam (H+) pada perubahan sifat kimia. Salah satu jenis mikroba seperti lactobacilli memecah karbohidrat dan menghasilkan asam laktat yang berakibat pada turunnya nilai pH. Rata-rata tingkat keasaman minuman serbuk FOS berkisar antara 6,17% sampai dengan 6,57%. Nilai pH tertinggi terjadi pada minggu ke-0 (6,57%), dan semakin menurun dengan semakin lamanya penyimpanan. Hal tersebut menunjukkan bahwa konsentrasi asam semakin meningkat, yang menandakan terjadi pemecahan komponen karbohidrat oleh mikroorganisme. Hasil sampingan dari pemecahan tersebut adalah H2O, sehingga kadar air produk pun semakin
34 meningkat seiring dengan penurunan nilai pH. Grafik kadar air dapat dilihat pada gambar 11. Tabel 12 Rata-rata nilai pH selama penyimpanan Perlakuan suhu
Penyimpanan minggu ke0
6,57
2
6,51
4
6,36
6
6,18
8
6,16
Tk
c c b a a
Tr 6,57 6,51 6,23 6,15 6,23
c c a a a
keterangan: perbedaan huruf menyatakan nilai berbeda nyata
Waktu penyimpanan berpengaruh nyata (p<0,05) terhadap nilai pH produk serbuk minuman FOS. Semakin lama waktu penyimpanan, nilai pH cenderung mengalami penurunan (konsentrasi asam meningkat). Nilai pH minggu ke-4 berbeda nyata dengan minggu ke-0,2,6 dan 8. Nilai pH minggu ke-0 dan 2 berbeda nyata dengan minggu ke-6 dan 8. Perlakuan suhu penyimpanan tidak berpengaruh nyata (p>0,05) pada nilai pH produk.
Gambar 14 Perubahan nilai pH serbuk minuman FOS Perubahan Total Mikroba Keberadaan atau cemaran mikroba yang mengkontaminasi bahan pangan merupakan parameter utama dalam keamanan pangan. Menurut Hayes (1998), mikroba dapat tumbuh dalam makanan dipengaruhi oleh faktor lingkungan yang mendukung antara lain keberadaan zat gizi, kelembaban, ketersediaan oksigen, potensial redoks, pH, dan inhibitor. Pengujian dilakukan secara kuantitatif yaitu dengan menghitung jumlah mikroba dan interpretasi hasil berupa koloni per gram. Rata-rata jumlah mikroba selama 8 minggu penyimpanan sangat sedikit yaitu berkisar antara 0 sampai dengan 65 koloni/g. Hasil total mikroba serbuk
35 minuman FOS masih jauh dibawah batas aman konsumsi minuman serbuk menurut standar SNI, yaitu sebesar 3 x 103 koloni/g. Hal ini disebabkan oleh karakteristik minuman yang berbasis kering (serbuk) dan kandungan air produk yang relatif rendah, sehingga mikroorganisme sulit tumbuh dengan baik. Pada minggu ke-0 hingga ke-2 tidak ada mikroba yang tumbuh (jumlah mikroba 0 koloni/g), namun mulai minggu ke-4 hingga minggu ke-8 mulai terdapat mikroba. Total mikroba tertinggi terjadi pada minggu ke-8 penyimpanan suhu rendah (Tr), yaitu sebesar 65 koloni/g. Tabel 13 Rata-rata Total Plate Count selama penyimpanan Perlakuan suhu
Penyimpanan minggu ke0
Tk
Tr
0
0
2
0
4
7,50
6
2,50
8
17,50
a a a a ab
0
a
a
7,50
a
32,50 65,00
b c
keterangan: perbedaan huruf menyatakan nilai berbeda nyata
Keberadaan mikroorganisme dapat mempengaruhi perubahan sifat kimia pada produk ini seperti kadar air, total gula, dan total asam. Hal tersebut terlihat pada peningkatan total mikroba diiringi dengan peningkatan kadar air dan total asam (turunnya nilai pH) dan penurunan total gula serbuk minuman FOS. Karbohidrat/gula yang menjadi komponen utama produk ini dijadikan sebagai nutrisi bagi mikroorganisme untuk membelah dan melakukan metabolisme. Total mikroba produk selama penyimpanan tergolong masih sangat sedikit. Jika dilihat dari fase pertumbuhan mikroorganisme, dapat disimpulkan bahwa pertumbuhan mikroba produk masih berada pada fase lag (persiapan). Grafik fase pertumbuhan mikroba dapat dilihat pada gambar 1. Jumlah gula yang digunakan sebagai zat gizi tidak terlalu banyak, sehingga penurunan total gula produk pun tidak berbeda nyata antar waktu penyimpanan (tabel 11). Jenis mikroba yang biasa tumbuh pada bahan berbasis karbohidrat adalah bakteri asam laktat, salah satunya adalah lactobaccilus (Hayes&Forsythe 1998). Jenis bakteri tersebut dapat tumbuh dengan baik pada pH netral sampai basa, seperti pH produk yaitu 6,17 – 6,57. Selain dipengaruhi oleh kondisi pH, bakteri ini juga mempengaruhi nilai pH lingkungan (bahan). Selama proses metabolisme, bakteri ini menghasilkan asam laktat, yang cenderung meningkatkan total asam (menurunkan pH) bahan. Hasil sampingan yang lain adalah H20 atau air.
36 Suhu merupakan salah satu faktor penting dalam pertumbuhan mikroorganisme. Perbedaan suhu penyimpanan dapat mempengaruhi faktor lain seperti kelembaban lingkungan (RH) serta kadar dan aktivitas air. Perbedaan perlakuan suhu penyimpanan mempengaruhi jenis dan laju pertumbuhan mikroba. Hubungan antara laju pertumbuhan dengan suhu inkubasi dapat dilihat pada tabel 1. Jenis mikroba psikotrof memungkinkan dapat tumbuh pada produk yang disimpan dalam suhu kamar (25-300C) adalah psikotrof, dimana bakteri tersebut tumbuh secara optimum pada suhu 25 0C . Jenis bakteri yang dapat tumbuh pada penyimpanan suhu rendah (10-15 0C) adalah psikrofil atau mesofil. Hal tersebut dikarenakan bakteri psikrofil tumbuh optimum pada suhu 10 0C dan bateri psikotrof minimum dapat tumbuh pada suhu 5-10 0C.
Gambar 15 Perubahan Total Plate Count serbuk minuman FOS Tren grafik pada gambar 15 menunjukkan bahwa total mikroba produk pada penyimpanan suhu rendah lebih tinggi dibandingkan suhu kamar. Hal tersebut dikarenakan produk dikemas tanpa dilakukan vakum (penghilangan oksigen), sehingga masih terdapat oksigen/udara dalam kemasan. Perbedaan kelembaban antara lingkungan kemasan dengan refrigerator (tempat penyimpanan) mengakibatkan uap air udara terjebak dalam kemasan dan saat jenuh terkondensasi. Air yang menempel dalam kemasan kemudian mengenai bahan dan meningkatkan air pada permukaan bahan. Air pada permukaan atau yang disebut sebagai air bebas merupakan media yang digunakan mikroorganisme untuk pertumbunnya (Syarief&Halid 1993). Lain halnya pada suhu kamar, kelembaban dalam kemasan dan lingkungan luar yang relatif sama, mengakibatkan pertukaran udara berjalan dengan baik sehingga kondisi dalam kemasan lebih kering. Waktu penyimpanan berpengaruh nyata (p<0,05) pada total mikroba serbuk minuman FOS. Semakin lama penyimpanan, total mikroba produk
37 semakin meningkat. Jumlah mikroba minggu ke-8 berbeda nyata dengan minggu ke-0, 2, 4, dan 6. Selain itu, total mikroba minggu ke-6 berbeda nyata dengan minggu ke-0 dan 2. Perlakuan suhu penyimpanan berpengaruh nyata (p<0,05) terhadap total mikroba produk. Interaksi antara waktu dan suhu penyimpanan berpengaruh nyata (p<0,05) terhadap total mikroba produk. Tingkat Toksisitas Beberapa zat dapat menjadi toksik (racun) secara alami terkandung dalam makanan, atau mengkontaminasi melalui mikroorganisme. Kontaminasi atau cemaran dapat terjadi selama persiapan atau proses produksi dari makanan itu sendiri. Keberadaan zat toksik pada produk minuman serbuk FOS ini diduga karena adanya cemaran dan pertumbuhan mikroorganisme. Uji toksisitas dilakukan dengan metode Brine Shrimp Lethality Test (BSLT) menggunakan larva udang (Artemia Salina Leach) sebagai indikator toksik.
Larva udang
beserta sampel produk dimasukkan ke dalam vial dan didiamkan selama 24 jam, dapat dilihat pada gambar 16.
Gambar 16 Penetasan telur larva udang dan vial pengujian BSLT Cara perhitungan angka toksisitas dapat dilihat pada lampiran 5. Suatu zat dikatakan aktif atau toksik apabila LC50 kurang dari 1000 µg/ml (ppm). LC50 adalah konsentrasi dimana zat menyebabkan kematian larva udang 50%. Jumlah LC50 yang lebih dari 1000 ppm dapat dinyatakan tidak aktif atau tidak toksik. Pada penelitian ini, pengujian dilakukan pada awal, pertengahan, dan akhir titik penyimpanan. Rata-rata nilai LC50 lebih dari 1000 µg/ml, yaitu berkisar antara 1246,09 hingga 2140,14 µg/ml. Sehingga produk tidak toksik selama penyimpanan 8 minggu baik disimpan pada suhu kamar ataupun suhu rendah. Tabel 14 Jumah LC50 (µg/ml) selama penyimpanan Perlakuan suhu
Penyimpanan minggu ke-
Tk
Tr
0
1246,09
1246,09
4
1360,38
1171,96
8
1329,56
2140,14
38 Waktu dan suhu penyimpanan tidak berpengaruh nyata (p>0,05) terhadap tingkat toksisitas serbuk minuman FOS.
Gambar 17 Perubahan Kadar LC50 serbuk minuman FOS Umur Simpan Kadar Air Kritis Bedasarkan persamaan Labuza (1982) tantang umur simpan, terdapat beberapa faktor yang mempengaruhi umur simpan produk. Faktor yang harus diketahui antara lain kadar air awal (Mi), kadar air kritis (Mc), dan kadar air kesetimbangan (Me). Kadar air awal minuman serbuk FOS sebesar 4,5% bk. Kadar air kritis ditentukan dengan uji hedonik terhadap mutu fisik minuman serbuk FOS. Menurut Syarief et al (1989), Kriteria mutu fisik produk bumbubumbuan (produk serbuk) pada kadar air kritis adalah tidak lengket, berbentuk bubuk, dan tidak berjamur. Penggumpalan (caking) pada produk serbuk juga merupakan salah satu tanda terjadinya penurunan mutu pada produk (Bell et al, 2000). Kriteria mutu fisik yang digunakan pada penelitian ini adalah tingkat kelengketan dan penggumpalan serbuk. Panelis yang digunakan dalam uji organoleptik air kritis ini adalah panelis terbatas, yang sebelumnya telah diberikan penjelasan tentang kriteria mutu fisik serbuk. Apabila serbuk sudah tidak dapat diterima lagi secara hedonik oleh panelis, maka serbuk minuman FOS telah mencapai titik kritisnya. Panelis yang digunakan sebanyak 8 orang mahasiswa. Hasil penilaian rata-rata panelis diuji secara statistik. Sampel dikatakan sudah tidak dapat diterima apabila panelis menyatakan tidak suka (skala 2) dan hasil uji beda menunjukan beda yang nyata (p<0,05).
39
Tabel 15 Penilaian organoleptik air kritis Waktu (jam) 0 6 12 18 24 30
Rata-rata nilai 4,3 3,3 2,8 2,9 2,4 1,9
Lambang *) A B CD DE E F
*) keterangan: perbedaan huruf menyatakan nilai berbeda nyata Sampel yang dikondisikan pada RH 97% sudah tidak dapat diterima secara organoleptik apabila disimpan selama 30 jam, dimana hasil penilaian ratarata panelis adalah sebesar 1,9. Hal ini berarti menurut panelis, setelah disimpan selama 30 jam, telah terjadi penggumpalan dan kelengketan yang sudah tidak dapat diterima, Sampel yang telah disimpan selama 30 jam kemudian diukur kadar airnya yang dianggap sebagai kadar air kritis. Kadar air kritis diukur dengan metode oven biasa, dan didapat yaitu sebesar 43,6% bk. Kadar Air Kesetimbangan Kadar air kesetimbangan produk pangan sangat penting dalam menggambarkan kurva sorpsi isothermis produk tersebut yang tergantung pada suhu dan kelembaban lingkungan. Penentuan air kesetimbangan dilakukan dengan menempatkan bahan dalam RH tertentu dengan suhu konstan (300C). Larutan garam jenuh digunakan untuk menciptakan kelembaban (RH) tertentu, tergantung pada jenis garam. Perbedaan nilai aw antara bahan dan lingkungan akan menyebabkan pertukaran air, yang disebut sorpsi. Kadar air kesetimbangan tercapai jika sampel yang disimpan pada RH tertentu memiliki berat yang konstan. Semakin besar perbedaan nilai aw antara bahan dan lingkungan, maka semakin lama pula waktu yang dibutuhkan untuk mencapai air kesetimbangan. Hasil pengukuran kadar air kesetimbangan produk minuman serbuk FOS pada masing-masing RH dapat dilihat pada tabel berikut Tabel 16 Kadar air kesetimbangan pada masing-masing RH No
Jenis garam
RH garam (%)
Kadar air kesetimbangan (%bk)
1 2 3 4 5 6 7
NaOH KI NaCl KCl BaCl KNO3 K2SO4
6,9 69 76 84 90 93 97
4,23 15 19 29 43 45 83
40 Pada peneitian ini, sampel serbuk minuman FOS yang paling cepat mencapai kesetimbangan adalah yang disimpan pada larutan garam jenuh NaOH. Hal ini menunjukkan bahwa aw produk mendekati nilai RH ruangan. Aw awal produk terukur sebesar 0,04, sedangkan aw lingkungan pada larutan garam jenuh NaOH sebesar 0,069. Waktu yang paling lama untuk mencapai air kesetimbangan terjadi pada larutan garam jenuh K2SO4 dengan aw sebesar 0,97. Kadar air kesetimbangan tercapai setelah 7-14 hari tergantung pada jenis garam dan tingkat kejenuhannya. Produk yang disimpan mengalami pertambahan berat (adsorpsi) karena RH tempat penyimpanan lebih besar daripada nilai aw produk, sehingga terjadi difusi air dari lingkungan sekitar ke dalam sampel. Namun, beberapa jenis garam pada waktu tertentu mengalami penurunan berat. Hal tersebut dikarenakan sifat bahan minuman serbuk FOS yang higroskopis (sensitif terhadap pertukaran dengan air). Penambahan dan penurunan berat sampel menunjukkan fenomena karakteristik hidratasi (Syarief dan Halid 1993). Kurva Sorpsi Isothermis Nilai air kesetimbangan jika diplotkan dengan nilai aw atau RH tempat penyimpanan dapat membentuk suatu kurva yang disebut sebagai kurva sorpsi isothermis. Tabel 17 Data kadar air kesetimbangan serbuk minuman FOS No
Jenis garam
Aw
Kadar air kesetimbangan
1 2 3 4 5 6 7
NaOH KI NaCl KCl BaCl KNO3 K2SO4
0,07 0,69 0,76 0,84 0,90 0,93 0,97
0,04 0,15 0,19 0,29 0,43 0,45 0,83
Bentuk kurva hasil memplotkan aw bahan (sumbu y) dan aw ruang penyimpanan (sumbu x) adalah sebagai berikut:
Gambar 18 Kurva sorpsi isothermis serbuk minuman FOS
41 Pada umumnya kurva ini berbentuk sigmoid karena bahan mankanan biasanya dibuat dari campuran beberapa komponen (heterogen) (Syarief dan Halid 1993). Bentuk persamaan yang terbentuk dari kurva diatas adalah y = 0,606x – 0,106. Model Sorpsi Isothermis Pada penelitian ini dipilih lima model persamaan matematis, yaitu model Hasley, Chen-Clayton, Henderson, Caurie, dan Oswin. Berdasarkan penelitianpenelitian terdahulu, kelima model persamaan tersebut mampu menggambarkan kurva sorpsi isothermis pada jangkauan nilai aktivitas air yang luas. Model-model persamaan matematis yang pada awalnya berbentuk non linier, kemudian diubah menjadi bentuk persamaan linier. Nilai-nilai tetapannya dihitung menggunakan metode persamaan kuadrat terkecil. Persamaan model kurva sorpsi isothermis minuman serbuk FOS adalah sebagai berikut Tabel 18 Persamaan model kurva sorpsi isothermis Model Hasley
Persamaan Bentuk Linier (y= ax+b) log (ln(1/aw))= -1,604-1,471log Me
Chen-Clayton
ln(ln(1/aw))=0,038-4,911Me
Henderson
log(ln(1/(1-aw)))=0,871+1,273log Me
Caurie
ln Me = -3,573+2,947aw
Oswin
ln Me=-2,049+0,488ln(aw/(1-aw))
Persamaan diatas menjadi dasar perhitungan untuk menentukkan kadar air kesetimbangan (Me) masing-masing modal persamaan. Berikut adalah hasil perhitungan nilai Me. Tabel 19 Kadar air kesetimbangan dari model-model persamaan Aw
Kadar Air Kesetimbangan (g H2O/ g solid) ChenHasley Henderson Caurie Clayton 0,04 -0,19 0,03 0,03 0,16 0,21 0,23 0,21 0,19 0,27 0,27 0,26 0,27 0,36 0,33 0,33 0,38 0,47 0,40 0,40 0,48 0,54 0,45 0,44 0,87 0,72 0,55 0,49
Percobaan
0,07 0,69 0,76 0,84 0,90 0,93 0,97
0,04 0,15 0,19 0,29 0,43 0,45 0,83
Kurva
sorpsi
ishotermis
model
persamaan
dibuat
Oswin
dengan
0,04 0,19 0,22 0,29 0,38 0,46 0,70
cara
memplotkan aw, Me percobaaan, dan Me dari hasil perhitungan model persamaan (lampiran 36).
42 Ketepatan Model Untuk menentukan model persamaan yang paling tepat menggambarkan fenomena sorpsi isothermis dilakukan uni ketepatan model. Hasil dari uji ini adalah nilai MRD (Mean Relatif Determination) untuk masing-masing model. Jika nilai MRD kurang dari 5 (MRD<5) maka kurva yang dihasilkan model tersebut dapat menggambarkan fenomena sorpsi isothermis dengan tepat. Hasil perhitungan nilai MRD disajikan dalam tabel berikut Tabel 20 Nilai MRD model persamaan sorpsi isothermis Model Hasley Chen-clayton Henderson Caurie Oswin
Nilai MRD 6,22 101,14 28,13 24,10 28,13
Hasil perhitungan menunjukkan tidak ada model persamaan yang memiliki nilai MRD kurang dari 5, sehingga dipilih model persamaan dengan nilai 5<MRD<10. Model persamaan yang digunakan adalah model Hasley dengan nilai MRD sebesar 6,22. Model tersebut dianggap agak tepat menggambarkan fenomena sorpsi isothermis pada minuman serbuk FOS. Hal tersebut terlihat pada gambar pada kurva model Hasley yang memilki tingkat kelinieran garis yang lebih tinggi dibandingkan dengan model lainnya. Namun,
persamaan
model
Hasley
tidak
secara
langsung
juga
dapat
menggambarkan fenomena sorpsi isothermis pada produk minuman serbuk lainya. Tidak ada satupun persamaan sorpsi isothermis yang dapat digunakan secara umum dan dapat diaplikasikan pada kisaran aw tertentu untuk kategori makanan tertentu. Nilai Kemiringan Kurva (Slope) Nilai kemiringan kurva sorpsi isothermis (b) ditentukan pada daerah linier dalam kurva. Menurut Labuza (1982), daerah linier untuk menentukan slope kurva sorpsi isothermis diambil antara daerah kadar air awal dan kadar air kritis produk (0,04-0,44). Oleh karena itu, nilai kemiringan kurva sorpsi isothermis dalam penelitian ini ditentukan dengan membuat garis lurus dari aw 0,07-0,93.
43
Gambar 19 Penentuan nilai kemiringan kurva sorpsi isothermis Hasil regresi linier kurva sorpsi isothermis tersebut menghasilkan persamaan garis y= -0,035+0,421x (R2 = 0,697) , sehingga dapat ditentukan nilai b (slope) kurva sebesar 0,421. Penentuan Umur Simpan Faktor-faktor lain yang diperlukan dalam menentukan umur simpan produk antara lain rasio kemasan dengan produk (A/Ws) dan tekanan uap air jenuh (Po) pada kondisi penyimpanan. Semakin kecil nilai permeabilitasnya maka semakin kedap udara suatu kemasan, sehingga semakin panjang umur simpannya. Kemasan yang digunakan memiliki ukuran (6,5x9,5x2) cm3. Berdasarkan uji ketepatan model (MRD), persamaan yang digunakan untuk menentukan umur simpan adalah model Hasley. RH penyimpanan yang digunakan adalah 93%. Minuman serbuk FOS memiliki kadar air kritis (Mc) sebesar 0,44 g H20/g solid, kadar air awal (Mi) sebesar 0,04 g H20/g solid, dan kadar air pada RH penyimpanan 93% sebesar 0,48 g H20/g solid. Berat kering produk per kemasan adalah 12 gram. Tekanan uap air jenuh (Po) pada suhu penyimpanan 300C sebesar 31,82 mmHg (Labuza 1982). Tabel 21 Data penentuan umur simpan serbuk minuman FOS Parameter Kadar air awal (Mi) Kadar air kritis (Mc) Slope kemiringan kurva (b) Permeabilitas kemasan metalized plastic Kadar air produk pada RH penyimpanan (Me) Berat kering produk (Ws) Tekanan uap air jenuh (Po) Luas kemasan (A) Umur Simpan
Satuan g H20/g solid g H20/g solid g/m2hr.mmHg g H2O/solid G mmHg m2 Hari Bulan Tahun
RH 93% 0,04 0,44 0,421 0,02 0,48 11 31,82 0,01235 1315 44 4
44 Berdasarkan hasil perhitungan dengan menggunakan data-data diatas, maka umur simpan minuman serbuk disimpan
pada
Rh
93%
dengan
FOS adalah selama 4 tahun apabila kemasan
metalized
plastic.
Menurut
Andarwulan&Hariyadi (2004), produk susu bubuk memiliki daya awet selama 1-3 tahun pada suhu ruang. Sifat minuman serbuk FOS yang kering dan tidak mengandung zat gizi yang mudah teroksidasi, menyebabkan produk ini lebih awet dari produk bubuk lainnya. Menurut Kusnandar (2006), semakin besar perbedaan antara kadar air awal dengan kadar air kritis produk akan membuat umur simpan produk semakin lama. Hal ini dapat dilihat, minuman serbuk FOS memiliki rentang yang sangat jauh antara kadar air awal dengan kadar air kritis yaitu antara 0,04-0,44 g H2O/solid.