MODIFIKASI TEPUNG PISANG TANDUK (Musa paradisiaca Formatypica) MELALUI PROSES FERMENTASI SPONTAN DAN PEMANASAN OTOKLAF UNTUK MENINGKATKAN KADAR PATI RESISTEN
FATIMAH ABDILLAH
SEKOLAH PASCASARJANA INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2010
2
PERNYATAAN MENGENAI TESIS DAN SUMBER INFORMASI Dengan ini saya menyatakan bahwa tesis Modifikasi Tepung Pisang (Musa paradisiaca formatypica) Melalui Proses Fermentasi Spontan dan Pemanasan Otoklaf Untuk Meningkatkan Kadar Pati Resisten dengan arahan dari komisi pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apa pun kepada perguruan tinggi mana pun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir tesis ini.
Bogor, Februari 2010 Fatimah Abdillah F251070101
3
ABSTRACT Fatimah Abdillah. Modification of Tanduk Banana (Musa paradisiaca Formatypica) Flour Through Spontaneous Fermentation and Autoclaving to Increase Resistant Starch. Supervised by Betty Sri Laksmi Jenie and Feri Kusnandar
Banana is known as tropical fruit and contains mainly carbohydrate especially starch. The objective of this study was to increase the resistant starch content of banana flour through spontaneous fermentation of banana chips and several cycles of autoclaving-cooling. During fermentation, microbial growth of three groups of microorganism, amylolytic, mesophilic microorganism and lactic acid bacteria (BAL) reached up to 9 log cfu/ml. Spontaneous fermentation of banana chips for 24 hours followed by one cycle autoclaving-cooling increased the resistant starch content of banana flour, from 6.38% (db) to 15.24% (db). Autoclaving-cooling of banana chips by two cycles without fermentation also significantly increased the resistant starch content (15.90%). However, longer fermentation time (48 hours) followed by one cycle autoclaving-cooling produced lower resistant starch content than 24 hour fermentation. Repetition of autoclaving-cooling by three cycles also did not increase resistant starch content and on the contrary decreased the content. The increase or decrease of resistant starch content of the modified banana flour were also followed by the decrease or increase respectively of starch digestibility. Viability test showed that three probiotic strains (Lactobacillus acidophillus, L. plantarum sa28k and L. fermentum 2B4) were able to grow in considerable number on the modified banana flour indicating that the flour might have prebiotic potentiality. Key words : banana flour, fermentation, autoclaving, resistant starch
4
RINGKASAN Fatimah Abdillah. Modifikasi Tepung Pisang Tanduk (Musa paradisiaca Formatypica) Melalui Proses Fermentasi Spontan dan Pemanasan Otoklaf Untuk Meningkatkan Kadar Pati Resisten. Dibimbing oleh Betty Sri Laksmi Jenie dan Feri Kusnandar.
Pisang tanduk merupakan sumber karbohidrat dengan kadar pati yang tinggi sehingga dapat dimodifikasi menjadi tepung yang memiliki sifat fungsional. Modifikasi pati untuk meningkatkan kadar pati resisten dalam bahan pangan dapat dilakukan dengan pemanasan otoklaf dan dalam kondisi asam dengan penambahan asam laktat. Bakteri asam laktat yang bersifat amilolitik dapat mendegradasi pati sehingga lebih mudah tergelatinisasi dan memproduksi asam laktat yang diharapkan dapat membantu pembentukan pati resisten pada saat pemanasan otoklaf. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui mikroorganisme yang berperan selama fermentasi spontan irisan pisang dan mengetahui pengaruh fermentasi spontan yang dikombinasikan dengan pemanasan otoklaf berulang terhadap kadar pati resisten, menentukan jumlah siklus pemanasan berulang yang paling optimum untuk produksi pati resisten, mengetahui potensi prebiotik tepung pisang yang dihasilkan melalui uji viabilitas probiotik dan mengetahui sifat fungsional lain dari tepung pisang modifikasi meliputi daya cerna pati in vitro dan serat pangan total. Fermentasi spontan irisan pisang dilakukan dengan cara merendam irisan pisang di dalam air yang telah disterilkan terlebih dahulu dengan perbandingan bahan dan air 1:2 selama 24 dan 48 jam. Proses modifikasi kombinasi fermentasi dan siklus pemanasan dilakukan dengan mengkombinasikan lama fermentasi 24 dan 48 jam dengan satu siklus pemanasan otoklaf. Modifikasi dengan siklus pemanasan otoklaf dilakukan dengan cara menerapkan satu, dua dan tiga siklus pemanasan otoklaf pada irisan pisang. Selama fermentasi spontan irisan pisang tanduk dilakukan pengamatan terhadap pertumbuhan mikroorganisme amilolitik, mesofilik dan bakteri asam laktat serta perubahan kadar pati dan amilosa dari tepung pisang yang dihasilkan. Fermentasi spontan irisan pisang selama 80 jam menurunkan kadar pati dan amilosa dari tepung pisang yang dihasilkan, dimana pertumbuhan mikroorganisme yang ada dapat mencapai 8 hingga 9 log cfu/ml. Kombinasi fermentasi 24 jam dengan satu siklus pemanasan otoklaf meningkatkan kadar pati resisten tepung pisang dua kali lebih besar (15.24%) daripada kadar pati resisten kontrol (6.38%) dan tidak berbeda nyata (p>0.05) dengan dua siklus pemanasan otoklaf (15.90%). Daya cerna pati in vitro dan serat pangan mengalami peningkatan masing-masing menjadi 60.85% dan 7.72%. Fermentasi spontan yang lebih lama (48 jam) yang dikombinasikan dengan satu siklus pemanasan otoklaf menghasilkan daya cerna pati in vitro (82.23%) yang lebih tinggi dan kadar pati resisten yang lebih rendah dibandingkan fermentasi 24 jam. Hasil siklus pemanasan otoklaf yang diulang hingga dua kali menunjukkan terjadinya peningkatan kadar pati resisten (15.90%) dan kadar serat pangan total
5
(8.20%) dari tepung pisang tanduk yang cukup tinggi. Berdasarkan hasil uji ANOVA dan uji lanjut Duncan kedua hasil analisis tersebut berbeda nyata (p<0.05) dengan tepung pisang kontrol. Pengulangan siklus pemanasan otoklaf hingga dua kali menghasilkan daya cerna pati in vitro (41.35%) yang tidak berbeda nyata (p>0.05) dengan kontrol (40.15%), tetapi pada tiga kali siklus pemanasan otoklaf terjadi peningkatan daya cerna pati in vitro (52.61%) yang berbeda nyata (p<0.05) dengan kontrol (40.15%). Hasil uji viabilitas BAL dengan menggunakan tiga isolat BAL kandidat probiotik yaitu Lactobacillus acidophilus, L. plantarum sa28k dan L. fermentum 2B4 menunjukkan bahwa tepung pisang modifikasi (TPM) hasil kombinasi satu siklus pemanasan otoklaf baik dengan maupun tanpa fermentasi ditunjukkan oleh meningkatnya pertumbuhan probiotik tersebut selama inkubasi 24 jam sebanyak 1-2 log cfu/ml. Kata kunci: tepung pisang, fermentasi, pemanasan otoklaf, pati resisten
6
Judul Tesis
Nama NIM
: Modifikasi Tepung Pisang Tanduk (Musa paradisiaca Formatypica) Melalui Proses Fermentasi Spontan dan Pemanasan Otoklaf Untuk Meningkatkan Kadar Pati Resisten : Fatimah Abdillah : F251070101
Disetujui Komisi Pembimbing
Prof. Dr. Ir. Betty Sri Laksmi Jenie, M.S. Ketua
Dr. Ir. Feri Kusnandar, M.Sc. Anggota
Diketahui
Ketua Program Studi Ilmu Pangan
Dr. Ir. Ratih Dewanti, M.Sc.
Tanggal Ujian: 19 Februari 2010
Dekan Sekolah Pascasarjana
Prof. Dr. Ir. Khairil A. Notodiputro, M.S.
Tanggal Lulus:
7
MODIFIKASI TEPUNG PISANG TANDUK (Musa paradisiaca Formatypica) MELALUI PROSES FERMENTASI SPONTAN DAN PEMANASAN OTOKLAF UNTUK MENINGKATKAN KADAR PATI RESISTEN
FATIMAH ABDILLAH
Tesis Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Magister Sains pada Program Studi Ilmu Pangan
SEKOLAH PASCASARJANA INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2010
8
PRAKATA
Alhamdulillahi robbil’alamin, puji syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT yang telah melimpahkan nikmat dan kasih-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan pembuatan tesis ini. Penulisan tesis ini tidak terlepas dari bantuan dan dukungan baik secara moral maupun material dari berbagai pihak. Oleh karena itu pada kesempatan ini penulis ingin menyampaikan ucapan terima kasih kepada : 1. Dukungan penuh kedua orang tua dan seluruh keluarga yang selalu memberikan doa, kasih sayang, motivasi, dan bantuan baik moril maupun material kepada penulis. 2. Ibu Prof. Dr. Ir. Betty Sri Laksmi Jenie, M.S. dan Bapak Dr. Ir. Feri Kusnandar, M.Sc. selaku komisi pembimbing atas arahan dan bimbingannya dalam membantu kelancaran penelitian dan penulisan tesis. 3. Bapak Dr. Ir. Sugiyono, MAppSc. yang telah bersedia menjadi dosen penguji. 4. Teman-teman terbaik yang ada dan mendukung perjalanan menuju kelulusan, anggota proyek hibah stranas, teknisi laboratorium yang telah mendukung kelancaran kegiatan penelitian hingga akhir, seluruh teman IPN, khususnya angkatan tahun 2007, yang saling membantu dan menyemangati, serta semua pihak yang turut membantu penulis selama kuliah sampai dengan penulisan tesis ini.
Bogor, Februari 2010
Fatimah Abdillah
9
RIWAYAT HIDUP Penulis dilahirkan di Kediri pada tanggal 8 April 1985 sebagai anak kedua dari pasangan Ir. Surono Abdullah dan Ir. Elly Husrani. Pada tahun 2006 penulis menyelesaikan pendidikan sarjana (S1) Ilmu dan Teknologi Pangan di Institut Pertanian Bogor. Tahun 2006/2007 penulis aktif sebagai anggota dari tim peneliti hibah Insentif Riset Dasar KNRT dengan judul “Penapisan Inhibitor ß-Laktamase dari Mikroorganisme Simbion Axinella sp.“. Tahun 2007 penulis diterima di Program Studi Ilmu Pangan Sekolah Pascasarjana Institut Pertanian Bogor.
10
DAFTAR ISI Halaman DAFTAR ISI DAFTAR TABEL DAFTAR GAMBAR DAFTAR LAMPIRAN I.
Pendahuluan 1.1. Latar Belakang 1.2. Tujuan dan Manfaat Penelitian 1.3. Hipotesis
i iii iv v
1 3 4
II. Tinjauan Pustaka 2.1. Pisang 2.2. Tepung Pisang 2.3. Modifikasi Pati 2.4. Pati Resisten 2.5. Serat Pangan
5 7 10 11 16
III. Metode Penelitian 3.1. Waktu dan Tempat 3.2. Bahan dan Alat 3.3. Tahapan Penelitian 3.4. Analisis Fisikokimia 3.5. Analisis Mikrobiologi 3.6. Pengujian Sifat Prebiotik Pati Resisten Tepung Pisang Modifkasi 3.7. Analisis Statistik 3.8. Rancangan Penelitian
18 18 19 22 28 30 31 31
IV. Hasil dan Pembahasan 4.1. Seleksi Jenis Pisang 32 4.2. Perubahan Mikroflora dan Sifat Kimia Selama Fermentasi Spontan 4.2.1. Perubahan Mikroflora Selama Fermentasi Spontan 34 4.2.3. Perubahan Kadar Pati Selama Fermentasi Spontan 37 4.2.3. Perubahan Kadar Amilosa Selama Fermentasi Spontan 38 4.3. Modifikasi Tepung Pisang Melalui Kombinasi Fermentasi Spontan dan Satu Siklus Pemanasan Otoklaf 4.3.1. Kadar Pati Resisten 39 4.3.2. Kadar Pati 42 4.3.3. Kadar Amilosa 43 4.3.4. Daya Cerna Pati In Vitro 44 4.3.5. Kadar Serat Pangan Total 46 4.4. Modifikasi Tepung Pisang Melalui Pemanasan Otoklaf Berulang 4.4.1. Kadar Pati Resisten 47 4.4.2. Kadar Pati 48 4.4.3. Kadar Amilosa 49
11
4.4.4. Daya Cerna Pati In Vitro 4.4.5. Kadar Serat Pangan Total 4.5. Viabilitas Bakteri Asam Laktat pada Tepung Pisang Modifikasi 4.5.1. Lactobacillus acidophillus sp. 4.5.2. Lactobacillus plantarum sa28k 4.5.3. Lactobacillus fermentum 2B4
50 52 53 54 55
V. Simpulan dan Saran 5.1. Simpulan 5.2. Saran
57 57
Daftar Pustaka
58
Daftar Lampiran
65
12
DAFTAR TABEL 1 2 3 4 5 6
Halaman Komposisi pati pisang olahan/plantain 6 Sifat fisikokimia tepung pisang nangka, siam dan uli 7 Komposisi kimia tepung pisang dari berbagai tingkat kematangan 8 Komposisi kimia proksimat dan karakteristik kimia tepung pisang muda yang dikeringkan dengan empat metode pengeringan 9 Komposisi kimia pati pisang alami (native), diasamkan (lintnerized) dan yang diotoklaf (autoclaved) 14 Sifat kimia dan fisik empat jenis pisang lokal 33
13
DAFTAR GAMBAR Halaman 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22
Pembuatan tepung pisang modifikasi kombinasi fermentasi dan satu siklus pemanasan otoklaf Empat jenis pisang lokal Irisan pisang dan tepung pisang alami Fermentasi spontan irisan pisang tanduk Pertumbuhan mikroorganisme mesofilik, bakteri asam laktat dan amilolitik selama fermentasi spontan pada pisang Perubahan nilai pH selama fermentasi spontan Perubahan kadar pati tepung pisang selama fermentasi spontan Perubahan kadar amilosa tepung pisang selama fermentasi spontan Irisan pisang dan tepung pisang hasil pemanasan otoklaf Pengaruh fermentasi spontan dan pemanasan otoklaf satu siklus terhadap kadar pati resisten tepung pisang Pengaruh fermentasi spontan dan pemanasan otoklaf satu siklus terhadap kadar pati tepung pisang Pengaruh fermentasi spontan dan pemanasan otoklaf satu siklus terhadap kadar amilosa tepung pisang Pengaruh fermentasi spontan dan pemanasan otoklaf satu siklus terhadap daya cerna pati tepung pisang Pengaruh fermentasi spontan dan pemanasan otoklaf satu siklus terhadap kadar serat pangan total tepung pisang Pengaruh siklus pemanasan berulang terhadap kadar pati resisten tepung pisang Pengaruh siklus pemanasan berulang terhadap kadar pati tepung pisang Pengaruh siklus pemanasan berulang terhadap kadar amilosa tepung pisang Pengaruh siklus pemanasan berulang terhadap daya cerna pati tepung pisang Pengaruh siklus pemanasan berulang terhadap kadar serat pangan total tepung pisang Viabilitas L. acidophillus sp. pada beberapa media TPM Viabilitas L. plantarum sa28k pada beberapa media TPM Viabilitas L. fermentum 2B4 pada beberapa media TPM
21 32 32 34 35 36 37 38 40 40 42 43 45 46 47 49 50 51 52 54 55 56
14
DAFTAR LAMPIRAN Halaman 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30
Kadar amilosa tepung pisang modifikasi Kadar amilosa tepung pisang modifikasi (lanjutan) Kadar amilosa tepung pisang selama fermentasi spontan Kadar pati tepung pisang selama proses fermentasi spontan Kadar pati tepung pisang modifikasi Daya cerna pati in vitro tepung pisang modifikasi Kadar serat pangan total tepung pisang modifikasi Kadar pati resisten tepung pisang modifikasi Kadar pati resisten tepung pisang modifikasi (lanjutan) Hasil uji viabilitas bakteri asam laktat Hasil pengukuran pH selama fermentasi spontan Pertumbuhan total bakteri asam laktat, total mikroba amilolitik, dan total mikroba mesofilik selama fermentasi spontan Hasil analisis kadar pati 4 jenis pisang Hasil analisis kadar amilosa 4 jenis pisang Hasil analisis daya cerna pati in vitro 4 jenis pisang Hasil analisis serat pangan total 4 jenis pisang Hasil analisis pati resisten 4 jenis pisang Hasil analisis ragam pengaruh lama fermentasi terhadap kadar pati tepung pisang Hasil analisis ragam pengaruh lama fermentasi terhadap kadar amilosa tepung pisang Hasil analisis ragam kombinasi fermentasi-otoklaf terhadap kadar pati resisten tepung pisang Hasil analisis ragam kombinasi fermentasi-otoklaf terhadap kadar pati tepung pisang Hasil analisis ragam kombinasi fermentasi-otoklaf terhadap kadar amilosa tepung pisang Hasil analisis ragam kombinasi fermentasi-otoklaf terhadap daya cerna tepung pisang Hasil analisis ragam kombinasi fermentasi-otoklaf terhadap total serat pangan tepung pisang Hasil analisis ragam pengaruh otoklaf berulang terhadap pati resisten tepung pisang Hasil analisis ragam pengaruh otoklaf berulang terhadap pati tepung pisang Hasil analisis ragam pengaruh otoklaf berulang terhadap amilosa tepung pisang Hasil analisis ragam pengaruh otoklaf berulang terhadap daya cerna pati tepung pisang Hasil analisis ragam pengaruh otoklaf berulang terhadap total serat pangan tepung pisang Hasil Analisis ragam pengaruh fermentasi-otoklaf dan otoklaf berulang terhadap pati resisten tepung pisang modifikasi
65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 75 76 76 77 78 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91
