III. METODOLOGI PENELITIAN A. BAHAN DAN ALAT Bahan sampel yang digunakan pada penelitian ini adalah orange emulsion flavor yang diproduksi oleh PT. Firmenich Indonesia, alcohol, larutan pengencer Buffer Fosfat (KH 2Po4), media PCA dan air destilata. Alat-alat yang digunakan dalam penelitian ini antara lain inkubator, botol sampel, particle size analyzer, pH meter, refraktometer, spescific gravity meter, gelas piala, erlenmeyer, sudip, gelas pengaduk, cawan petri, tabung reaksi berulir, pipet tetes, pipet mikro, neraca analitik, botol aquades, dan smelling strips. B. METODE PENELITIAN Penelitian ini dibagi menjadi beberapa tahap, yaitu tahap I adalah penentuan parameter kritis orange emulsion flavor, tahap II adalah analisis umur simpan dengan parameter yang sudah ditentukan pada tahap I, tahap III adalah penentuan umur simpan orange emulsion flavor , dan tahap IV adalah penentuan faktor-faktor yang mempengaruhi umur simpan orange emulsion flavor dengan menggunakan metode AHP. Sebagaimana kerangka berpikir kegiatan penelitian dapat dilihat pada gambar berikut ini. Orange emulsion flavor Penentuan Parameter Kritis Penyimpanan (20, 25, 30, 35 C ; 4 minggu)
-
Analisis Sensori Aroma Warna
-
Analisis Mikrobiologi TPC
Analisis Fisik - Ukuran Partikel
Penentuan Umur Simpan (Shelf Life) Penyebaran kuesioner (Responden merupakan Pakar dalam bidang Flavor) Penentuan faktor yang mempengaruhi umur simpan dengan metode AHP Pengolahan data dengan expert choice 2000
1. 2. 3.
TUJUAN Penentuan Parameter Kritis Menentukan Umur Simpan orange emulsion flavor dengan metode ASLT Menentukan Faktor yang mempengaruhu umur simpan orange emulsion flavor dengan metode AHP
Gambar 2. kerangka berpikir kegiatan penelitian
26
1. Penentuan Parameter Kritis Pengujian ini bertujuan untuk menentukan parameter kritis yang mempengaruhi daya simpan orange emulsion flavor dengan cara membandingkan sampel yang sudah kadaluarsa dan sampel yang baru dibuat. Parameter yang di uji antara lain, pH, spesific gravity, refractive index, ukuran partikel, aroma dan warna. 2. Analisis Umur Simpan Pada tahap ini dilakukan analisis Parameter
terhadap parameter
kritis yang sudah ditentukan.
kritis yang sudah ditentukan antara lain ukuran partikel, warna, aroma, dan
mikrobiologi. Analisis umur simpan dilakukan dengan menggunakan kemasan HDPE. Setiap kemasan berisi ±50 gram Orange emulsion flavor . a. Persiapan Sampel Sebelum sampel dianalisis, sampel ditimbang terlebih dahulu. Sampel ditimbang dengan berat total ±50 gram dengan menggunakan neraca analitik. Kemudian sampel diberi label dengan keterangan masing-masing suhu penyimpanan. Sampel yang sudah siap untuk dianalisis dapat dilihat pada Lampiran 17. b. Metode Analisis (i) Derajat Keasaman (pH) Derajat keasaman (pH) adalah suatu satuan ukur yang menguraikan derajat tingkat kadar keasaman atau kadar alkali dari suatu larutan. Unit pH diukur pada skala 0 sampai 14. Istilah pH berasal dari “p” lambang matematika dari negatif logaritma, dan “H” lambang kimia untuk unsur Hidrogen. Definisi yang formal tentang pH adalah negatif logaritma dari aktivitas ion Hidrogen. Yang dapat dinyatakan dengan persamaan: pH = - log [H+] Prinsip kerja dari pH meter adalah didasarkan pada potensial elektro kimia yang terjadi antara larutan yang terdapat didalam elektroda gelas (membrane gelas) yang telah diketahui dengan larutan yang terdapat diluar elektroda gelas yang tidak diketahui. Hal ini dikarenakan lapisan tipis dari gelembung kaca akan berinteraksi dengan ion hidrogen yang ukurannya relatif kecil dan aktif, elektroda gelas tersebut akan mengukur potensial elektrokimia dari ion hidrogen atau diistilahkan dengan potential of
hidrogen. Untuk
melengkapi sirkuit elektrik dibutuhkan suatu elektroda pembanding. Sebagai catatan, alat tersebut tidak mengukur arus tetapi hanya mengukur tegangan (Basset, 1994).
27
Gambar 3. Skema elektroda pH meter Langkah awal pengukuran pH adalah pH meter dikalibrasi dengan cara mencelupkan elektroda yang telah dibilas akuades ke dalam buffer pH 4 yang dilanjutkan pada buffer
pH 7 dan buffer pH 9. Setelah pH meter dikalibrasi, dilakukan pengukuran
terhadap sampel. Elektroda dicelupkan ke dalam sampel.
Sampel didiamkan hingga
memperoleh hasil yang stabil. Setelah pengukuran selesai elektroda dibilas dengan aquades dan dikeringkan dengan tissue. Adapun pH meter dapat dilihat pada Gambar 4.
Gambar 4. pH meter Sumber: muthiaura.wordpress.com (ii) Spesific Gravity Specific Gravity (SG) didefinisikan sebagai rasio dari kerapatan suatu gas terhadap kerapatan suatu udara yang diukur dalam keadaan suhu dan tekanan yang sama. Analisis spesific gravity dilakukan dengan menggunakan spesific gravity meter (Nugraha, 2010). Adapun alat spesific gravity meter dapat dilihat pada Gambar 4. Prinsip kerja dari spesific gravity meter adalah tekanan hidrostatik berbasis instrumen yang bergantung pada prinsip Pascal yang menyatakan bahwa perbedaan tekanan antara dua titik dalam kolom vertikal cairan tergantung pada jarak vertikal antara dua titik, kepadatan cairan dan gaya gravitasi (Anonim, 2012). Prinsip tersebut dinyatakan dengan persamaan:
28
Dimana: = tekanan hidrostatik (dalam satuan Pa) atau perbedaan tekanan pada dua titik dalam sekat yang berisi zat cair = massa jenis zat cair ( kg/m3) = percepatan gravitasi (m/detik2) = perbedaan ketinggian antara dua titik pada kolom yang berisi zat cair (m) Penggunaan spesific gravity meter terbagi menjadi beberapa tahap. Berikut adalah tahapan langkah kerja dalam menggunakan spesific gravity meter : 1. Persiapan Pada tahap persiapan, selang yang berada di dalam spesific gravity meter dibersihkan terlebih dahulu dengan cara menekan tombol pump yang berada di bagian layar. 2. Pengukuran Pengukuran
sampel dapat dilakukan jika pada layar telah menunjukkan angka
0,000. Sampel dimasukkan dengan menggunakan syringe. Kemudian hasil pengukuran akan muncul pada layar. 3. Pembersihan Pembersihan pada spesific gravity meter bertujuan untuk menghilangkan sisa sampel yang terdapat dalam selang . Pembersihan dilakukan dengan menggunakan air dan alkohol.
Gambar 5. spesific gravity meter sumber: www.greentree.com. (iii) Refractive Index Analisis Refractive index dilakukan dengan menggunakan refraktometer. Refraktometer adalah alat yang digunakan untuk mengukur kadar atau konsentrasi bahan terlarut misalnya : Gula, Garam, Protein dsb. Refraktometer ditemukan oleh Dr. Ernst Abbe seorang ilmuwan dari German pada permulaan abad 20 (Anonim 2010). Adapun prinsip kerja dari refraktometer adalah sebagai berikut :
29
1. 2.
3.
Dari gambar 6 terdapat 3 bagian yaitu : Sample, Prisma dan Papan Skala. Refractive index prisma jauh lebih besar dibandingkan dengan sampel. Jika sampel merupakan larutan dengan konsentrasi rendah, maka sudut refraksi akan lebar dikarenakan perbedaan refraksi dari prisma dan sample besar. Maka pada papan skala sinar “a” akan jatuh pada skala rendah. Jika sample merupakan larutan pekat / konsentrasi tinggi, maka sudut refraksi akan kecil karena perbedaan refraksi prisma dan sampel kecil.
Gambar 6. Prinsip kerja refraktometer Sumber: www.dunianalitika.com Langkah awal dalam menggunakan refraktometer adalah sampel dituangkan dengan menggunakan syringe ke tempat sampel yang terletak di bagian atas . Tombol start ditekan pada layar, refraktometer akan secara otomatis membaca kadar refractive index pada sampel. Adapun refraktometer dapat dilihat pada Gambar 7.
Gambar 7. refraktometer Sumber: www.restech.com. (iv) Ukuran Partikel Analisis ukuran partikel dilakukan dengan menggunakan particle size analyzer (PSA) yang bekerja berdasarkan prinsip Laser Diffraction (LAS). Metode ini dinilai lebih akurat bila
dibandingkan
dengan
metode
analisa
gambar
maupun
metode
ayakan (sieve
analyses), terutama untuk sample-sampel dalam orde nanometer maupun submikron yang biasanya memliki kecenderungan aglomerasi yang tinggi. Hal ini dikarenakan partikel didispersikan ke dalam media sehingga partikel tidak saling beraglomerasi (menggumpal). Dengan demikian ukuran partikel yang terukur adalah ukuran dari single particle. Selain itu hasil
30
pengukuran dalam bentuk distribusi, sehingga hasil pengukuran dapat diasumsikan sudah menggambarkan keseluruhan kondisi sampel. Pengoperasian particle size analyzer (PSA) menggunakan sistem komputer. Langkah awal dalam menggunakan PSA adalah keran air dinyalakan, kemudian tombol on pada PSA dan komputer ditekan. Setelah komputer dan PSA menyala, program PSA yang terdapat pada komputer dipilih, selanjutnya dilakukan input keterangan data sampel seperti
nama
sampel, tanggal pengujian dan keterangan lain. Adapun tampilannya dapat dilihat pada gambar 8 dan gambar 9.
Gambar 8. Tampilan awal program PSD
Gambar 9. Tampilan pada saat persiapan analisis Langkah selanjutnya adalah sampel diteteskan perlahan dengan menggunakan pipet tetes. Indikator pada PSA akan menunjukkan warna hijau jika sampel yang diteteskan sudah
31
cukup. Setelah indikator berwarna hijau
akan
muncul
peak
pada layar. Hal tersebut
menunjukkan bahwa PSA sudah mulai menganalisis sampel. Setelah sampel selesai dianalisis maka hasil akan keluar dan tersimpan dalam folder. Pengukuran sampel dilakukan beberapa kali ulangan, hingga diperoleh dua data yang memiliki selisih kurang dari 0,0120 µm. Dari kedua data tersebut kemudian diolah secara bertahap dalam menentukan umur simpan. Adapun hasil analisis dapat dilihat pada Lampiran 3 dan Particle Size Analyzer dapat dilihat pada Gambar 10.
Gambar 10. Particle Size Analyzer Sumber : www. nanotechweb.org (v) Uji Sensori Uji sensori yang digunakan untuk analisis perbedaan aroma dan warna adalah uji beda dari kontrol. Uji beda dari kontrol dilakukan dua arah antara satu atau lebih sampel uji terhadap kontrol bukan antar sampel uji. Pada uji beda dari kontrol ini digunakan sampel “blind control” yaitu sampel kontrol yang dijadikan sebagai salah satu sampel uji. Dengan demikian pada saat pengujian diharapkan nilai sama atau tidak ada perbedaan dengan sampel kontrol. Panelis yang digunakan dalam uji ini adalah panelis terlatih yang berjumlah 8 orang. Contoh kuesioner Uji Beda dari Kontrol untuk analisis perbedaan aroma terdapat pada Lampiran 4 sedangkan kuesioner untuk analisis perbedaan warna terdapat pada Lampiran 5. (vi) Uji Mikrobiologi (TPC) Sampel dipipet sebanyak 1 ml dengan menggunakan pipet mikro dan dimasukkan ke dalam tabung reaksi berulir serta ditambah larutan pengencer 9 ml, dikocok hingga diperoleh suspensi dengan pengenceran 10-1. Disiapkan 3 tabung reaksi berulir steril yang masing-masing telah diisi dengan 9 ml pengencer. Dari pengenceran 10 -1 dipipet sebanyak 1 ml dan dimasukkan pada tabung I dan diperoleh pengenceran 10 -2. Dari tabung I yang merupakan pengenceran 10 2
dimasukkan 1 ml ke dalam tabung II. Demikian selanjutnya dibuat hingga pengenceran 10-
3
.Dari setiap pengenceran, masing-masing dipipet 1 ml dan dimasukkan ke dalam cawan petri
steril dan dibuat duplo. Ke dalam setiap cawan petri tersebut dituangi media PCA (suhu ± 45 0C) sebanyak 15 ml. Cawan petri digoyang dan diputar sedemikian rupa hingga suspensi tersebar
32
merata. Setelah media memadat, cawan petri diinkubasi pada suhu suhu 37 °C ± 1 °C selama 24 jam. Jumlah koloni yang tumbuh diamati dan dihitung. (vii) Penentuan Umur Simpan (ASLT) Data hasil pengamatan uji sensori aroma dan warna sebagai indikator penurunan mutu selama penyimpanan ditabulasikan dan dilakukan tahap-tahap pendugaan umur simpan produk dengan menggunakan bantuan persamaan Arrhenius sebagai berikut : 1.
Data hasil analisa pada berbagai suhu ditabulasikan . Data-data tersebut akan diplotkan sehingga diperoleh persamaan regresi liniernya. Plot data dilakukan pada ordo nol dan ordo satu.
2.
Berdasarkan persamaan tersebut akan diperoleh nilai slope (b) yang merupakan konstanta laju reaksi perubahan karakteristik orange emulsion flavor.
3.
Nilai ln K dan 1/T yang merupakan parameter persamaan Arrhenius ditabulasikan, selanjutnya nilai ln k diplotkan terhadap nilai 1/T dan diperoleh nilai intersep dan slope dari persamaan regresi linier sebagai berikut. Ln k = ln ko- (Ea/R) (1/T) Keterangan : Ln ko = intersep Ea/ R = slope
4.
Ea
= energi aktivasi
R
= konstanta gas ideal (1.986 kal/mol.K)
Hasil plot data akan diperoleh nilai R2. Apabila nilai R2 pada plot ordo nol lebih mendekati nilai satu dibandingkan dengan plot pada ordo satu, maka persamaan ordo reaksi yang digunakan adalah reaksi ordo nol. Begitu pula sebaliknya.
5.
Berdasarkan persamaan yang diperoleh, maka dapat ditentukan nilai konstanta k0 yang merupakan faktor eksponensial dan nilai energi aktivasi reaksi perubahan karakteristik orange emulsion flavor (Ea). Selanjutnya ditentukan model persamaan kecepatan reaksi (k) perubahan karakteristik orange emulsion flavor sehingga diperoleh persamaan Arrhenius.
6.
Melalui persamaan Arrhenius dapat dihitung nilai kecepatan reaksi (k) dari perubahan karakteristik orange emulsion flavor pada suhu (T) penyimpanan yang ditentukan.
7.
Umur simpan orange emulsion flavor dihitung dengan menggunakan persamaan kinetika reaksi ordo nol t = (A0-At)/ k atau ordo satu t = (ln A0-ln At)/ k (t merupakan umur simpan produk). Perhitungan menggunakan data karakteristik mutu awal orange emulsion flavor (kondisi orange emulsion flavor pada waktu t=0 atau A0) dan nilai
33
karakteristik mutu orange emulsion flavor pada kondisi kritis (kondisi pada waktu t= t atau At) 3. Penetuan Faktor-Faktor yang Berperan Dalam Umur Simpan Dalam penentuan faktor-faktor yang berperan dalam umur simpan orange emulsion flavor menggunakan metode Analitical Hierarki Process (AHP) . Menurut Marimin (2004) dengan metode AHP proses keputusan kompleks dapat diuraikan menjadi keputusan–keputusan lebih kecil yang dapat ditangani dengan mudah. Data penelitian ini dikumpulkan melalui pengisian kuesioner dengan responden. Pengisian pada tahapan ini dilakukan dengan beberapa orang pakar yang berasal dari PT. Firmenich Indonesia dan dosen/staf pengajar Departemen Ilmu dan Teknologi Pangan Fakultas Teknologi Pertanian Institut Pertanian Bogor. Responden ahli terdiri dari flavorist, QA and QC manager, Production Manager, QA supervisor, QC Supervisor. dan dosen. Pengolahan data dilakukan dengan metode Analitical Hierarki Process (AHP). Perhitungan dalam analisis ini berasal dari hasil isian kuesioner responden ahli. Analisis data dilakukan dengan menggunakan program komputer Expert Choice 2000 for windows. A.
Penyusunan Hierarki Langkah awal dalam menyelesaikan persoalan adalah menguraikan menjadi
beberapa unsur, yaitu beberapa kriteria, kemudian disusun menjadi struktur hierarki. Struktur hierarki berikut mempresentasikan keputusan untuk menentukan faktor apa saja yang berperan dalam umur simpan orange flavor emulsion. Adapun kriteria untuk membuat keputusan tersebut adalah Bahan baku, teknologi proses, kemasan, storage, perilaku aplikasi, pendistribusian, dan parameter akhir. Kriteria yang lain tersedia dalam membuat keputusan terlihat pada level akhir dalam diagram. Hierarki persoalan ini dapat dilihat pada Lampiran 6. B.
Penilaian Kriteria dan Alternatif Kriteria dan alternatif dinilai melalui perbandingan berpasangan. Menurut Saaty (1983), untuk berbagai persoalan skala 1 sampai 9 adalah skala terbaik dalam mengekspresikan pendapat. Nilai dan definisi pendapat kualitatif dari skala perbandingan Saaty dapat dilihat pada Tabel 1. Tabel 1. Tabel penilaian dari skala perbandingan Tingkat Kepentingan
Definisi
1
Sama penting
3
Sedikit lebih penting
5
Jelas lebih penting
7
Sangat jelas lebih penting
9
Pasti/mutlak lebih penting (kepentingan yang ekstrim )
2,4,6,8
Jika ragu-ragu antara dua nilai yang berdekatan
34
C.
Penentuan Prioritas Untuk setiap kriteria dan alternatif perlu dilakukan perbandingan berpasangan atau
komparasi berpasangan, yakni membandingkan elemen dengan eleman lainnya pada setiap tingkat skala komparasi yang berdasarkan penilaian Saaty (1986). D.
Konsistensi Logis Semua elemen dikelompokkan secara logis dan diperingkatkan secara konsisten
sesuai dengan suatu kriteria yang logis.
35
