III. METODOLOGI PENELITIAN A. Bahan dan Alat Bahan yang digunakan dalam penelitian ini terdiri dari bahan untuk membuat cookies dan bahan untuk analisis. Bahan yang digunakan untuk membuat cookies adalah kacang tunggak varietas KT 7 yang diperoleh dari Balai Penelitian Biogen Cimanggu Bogor, tepung beras merk Rose Brand, merk Forvita, tepung gula merk Pohon Kenari, soda kue merk KoepoeKoepoe, garam merk Refina, perisa vanila merk Koepoe-Koepoe, air, tablet multivitamin dan mineral merk Caviplex. Bahan yang digunakan untuk analisis di antaranya K2SO4, HgO, H2SO4, H3BO3, indikator (campuran dua bagian metil merah 0.2% dan satu bagian metilen biru 0.2% dalam alkohol), NaOH-Na2S2O3, HCl 0.02 N, heksan, NaOH 0.1 N, HCl 0.1 N, aquades, enzim pepsin, enzim pankreatin, NaOH 0.5 N, dan buffer fosfat 0.2 M pH 8.0 yang mengandung 0.005 N Na-azid. Alat yang digunakan untuk membuat cookies dan analisis adalah baskom, gelas ukur, cetakan, hand mixer, neraca, neraca analitik, plastik, disc mill, oven baking MY-735 Mahyih, tekstur analyzer XT2, aw-meter Wa-360 SHIBAURA, chromameter CR 200 Minolta, cawan alumunium, cawan porselin, tanur, labu kjedahl, alat destruksi, alat destilasi, buret, erlenmeyer, labu lemak, Soxhlet, ayakan 60 mesh, penangas air, dan tabung reaksi bertutup. B. Metode Penelitian 1. Penelitian Pendahuluan Penelitian pendahuluan dimaksudkan untuk menentukan metode penepungan kacang tunggak varietas KT 7, serta menganalisis kadar air dan kadar protein bahan utama (tepung kacang tunggak dan tepung beras).
2. Penelitian Utama a. Formulasi Formula cookies disusun berdasarkan komposisi asam amino tepung beras dan kacang tunggak, kadar protein bahan utama (tepung kacang tunggak dan tepung beras), hasil trial error, dan respon organoleptik panelis. Langkah-langkah penyusunannya dalah sebagai berikut: • Menghitung perbandingan berat tepung kacang tunggak dan tepung beras
dengan
teknik
komplementasi.
Langkah-langkah
penyusunannya sebagai berikut: - Menghitung skor asam amino essensial kacang tunggak dan tepung beras dengan menggunakan persamaan:
konsentrasi AAE protein sampel konsentrasi AAE protein s tan dar
Skor asam a min o =
x100
Hasil perhitungan skor asam amino essensial kacang tunggak dan tepung beras dapat dilihat pada Tabel 7. - Menentukan AAE yang akan dikompementasikan, yaitu AAE yang skor asam aminonya kurang dari seratus (baris yang digelapkan pada Tabel 7). Tabel 7. Skor asam amino essensial kacang tunggak dan tepung beras dibandingkan dengan pola FAO 1973 a
AAE Isoleusin Leusin Lisin Metionin+Sistin Fenilalanin+Tirosin Treonin Triptofan Valin Sumber: a FAO, 1973 b Kay, 1979
Pola FAO 1973 40 70 55 35 60 40 10 50
b
Kacang d Skor c Tepung d Skor tunggak asam beras asam (mg/g) amino (mg/g) amino 38.24 96 41.06 100 70.40 100 82.02 100 68.32 100 34.79 63 22.56 64 42.24 100 77.76 100 106.06 100 36 90 35.32 88 10.88 100 12.13 100 45.28 91 58.51 100 c USDA SR-21, 2008 d Hasil perhitungan sendiri
- Membuat grafik komplementasi AAE kacang tunggak dan
tepung beras, seperti yang dapat dilihat pada Gambar 1. Langkah-langkah pembuatannya sebagai berikut: ♦ AAE yang skor asam aminonya kurang dari seratus (baris yang digelapkan pada Tabel 7) diplotkan pada sebuah grafik, di mana sumbu x merupakan persen protein dan sumbu y merupakan skor asam amino. ♦ Tarik garis yang menghubungkan dua skor asam amino dari jenis asam amino yang sama ♦ Garis-garis tersebut akan berpotongan satu sama lain ♦ Dari setiap titik perpotongan ditarik garis ke bawah sehingga memotong absis. Titik potong tersebut yang akan menunjukkan perbandingan protein kacang tunggak dan tepung beras. Perbandingan protein dapat dihitung dengan cara sebagai berikut: Contoh
perhitungan
untuk
komplementasi
lisin
dan
metionin+sistin Garis asam amino lisin
y = 0.37x + 63
Garis asam amino metionin+sistin
y = -0.36x + 100
0.37x + 63 = -0.36x + 100 0.37x + 0.36x = 100 - 63 0.73x = 37 x = 50.68 Jadi, protein kacang tunggak yang dibutuhkan untuk komplementasi sebesar 50.68% dan protein tepung beras yang dibutuhkan untuk komplementasi sebesar 49.32%. Perbandingan protein setiap titik komplementasi dapat dilihat pada Tabel 8.
Isoleusin
100
Valin
90
Treonin
80 70
Lisin
60
Metionin + Sistin
50 40 30 20 10 0 0
10
Tepung Beras
20
30
40
50
60
70
80
90
100
Kacang tunggak
Gambar 1. Grafik komplementasi kacang tunggak dan tepung beras Tabel 8. Perbandingan protein kacang tunggak dan tepung beras Komplementasi Lisin & Isoleusin Lisin & Valin Lisin & Treonin Lisin & Metionin+Sistin Treonin & Metionin+Sistin
Protein (%) Kacang tunggak Tepung beras 90.24 9.76 80.43 19.57 71.43 28.57 50.68 49.32 31.57 68.43
- Menghitung berat kering tepung kacang tunggak dan tepung
beras setiap komplementasi. Berat kering tepung kacang tunggak dan tepung beras dihitung dengan menggunakan persamaan: Berat tepung = Contoh
persen
protein dari grafik komplementasi x100 kadar protein (bk ) perhitungan untuk komplementasi lisin dan
metionin+sistin Kadar protein tepung beras
= 8.71% (bk)*
Kadar protein tepung kacang tunggak
= 29.85% (bk)*
* Hasil analisis penelitian pendahuluan ♦ Berat Tepung Kacang Tunggak =
50.68 x 100 = 169.7 29.85
♦ Berat Tepung Beras
=
49.32 x 100 = 566.2 8.71
Hasil perhitungan berat kering tepung kacang tunggak dan tepung beras setiap komplementasi dapat dilihat pada Tabel 9. Tabel 9. Perbandingan berat kering tepung kacang tunggak dan tepung beras setiap komplementasi Komplementasi Lisin & Isoleusin Lisin & Valin Lisin & Treonin Lisin & Metionin+Sistin Treonin & Metionin+Sistin
Berat kering (g) Kacang tunggak Tepung beras 302.3 112.1 269.4 224.7 239.3 328.0 169.8 566.2 105.8 785.6
- Mengkonversi perbandingan berat tepung kacang tunggak dan
tepung beras setiap koplementasi ke dalam 100 g. Konversi dilakukan dengan cara: Berat tepung kacang tunggak (dalam 100 g) =
Wkct (Tabel 9) x100 Wkct (Tabel 9) + Wtb (Tabel 9)
Berat tepung beras (dalam 100 g) =
Wtb (Tabel 9) x100 Wkct (Tabel 9) + Wtb (Tabel 9)
Keterangan: Wkct = berat tepung kacang tunggak Wtb Contoh
= berat tepung beras
perhitungan
untuk
komplementasi
metionin+sistin Berat tepung kacang tunggak (dalam 100 g) =
169.8 x100 169.8 + 566.2
= 23.1 g Berat tepung beras (dalam 100 g) =
566.2 x100 169.8 + 566.2
lisin
dan
= 76.9 g Hasil perhitungan berat kering tepung kacang tunggak dan tepung beras setiap komplementasi dalam 100 g dapat dilihat pada Tabel 10. Tabel 10. Perbandingan berat tepung kacang tunggak dan tepung beras setiap komplementasi dalam 100 g Komplementasi Lisin & Isoleusin Lisin & Valin Lisin & Treonin Lisin & Metionin+Sistin Treonin & Metionin+Sistin
Berat Kering (g) Kacang tunggak Tepung beras 72.9 27.1 54.5 45.5 42.2 57.8 23.1 76.9 11.9 88.1
• Menghitung kadar protein campuran tepung setiap komplementasi.
Contoh perhitungan untuk komplementasi lisin dan metionin+sistin Kadar protein campuran tepung =
(23.1 x 29.85%) + (76.9 x 8.71) x 100% 100 g
= 13.59% (bk) Tabel 11. Kadar protein campuran tepung setiap komplementasi Komplementasi Lisin & Isoleusin Lisin & Valin Lisin & Treonin Lisin & Metionin+Sistin Treonin & Metionin+Sistin • Menentukan
komplementasi
Kadar protein (% bk) 24.12 20.23 17.63 13.59 11.23 yang
akan
digunakan
dalam
formulasi. • Merancang formula, trial error formula, dan menentukan takaran saji berdasarkan target 20% AKG (Angka Kecukupan Gizi) protein ibu hamil.
• Menghitung penambahan multivitamin dan mineral dengan target 20% AKG asam folat ibu hamil per takaran saji. Multivitamin dan mineral yang digunakan merupakan kaplet salut gula dengan komposisi seperti yang dapat dilihat pada Lampiran 1. • Optimasi formula dengan cara formulasi bertahap.
b. Pembuatan Produk Proses pembuatan cookies terdiri dari tahap pembuatan krim selama 10 menit, pembuatan adonan, penipisan adonan hingga ketebalan 0.5 cm, pencetakan dengan cetakan berdiameter 4.5 cm, dan pemanggangan pada suhu 160 oC selama 22 menit. Diagram alir proses pembuatan cookies dapat dilihat pada Gambar 2.
Margarin, dan tepung gula
Pencampuran dengan hand mixer selama ± 10 menit Tepung kacang tunggak, tepung beras, dan soda kue
Pencampuran
Garam, perisa vanila, multivitamin+mineral , dan air
Penipisan adonan; ketebalan 0.5 cm
Pencetakan; diameter cetakan 4.5 cm
Pemanggangan dalam oven (160 oC, 22 menit)
Cookies
Gambar 2. Diagram alir proses pembuatan cookies
c. Metode Analisis 1) Analisis Fisik a) Warna dan Derajat Putih (Modifikasi dari Hutching, 1999) Pengukuran dilakukan dengan chromameter CR 200 Minolta. Chromameter dikalibrasi terlebih dahulu. Plat kalibrasi yang
sesuai
dengan
warna
contoh
diambil,
kemudian
‘CALIBRATE’ ditekan dan data kalibrasi Y, x, dan y yang terdapat pada penutup bagian dalam plat kalibrasi dimasukkan. Measuring head diletakkan pada plat kalibrasi, kemudian ‘MEASURE’ ditekan. Pengukuran akan dilakukan sebanyak tiga kali dan measuring head jangan digeser sampai ketiga pengukuran selesai. Setelah itu, measuring head diletakkan pada contoh yang akan diukur dan ‘MEASURE’ ditekan. Data hasil pengukuran yang berupa notasi Y, x, dan y dicatat dan ditransfer ke dalam notasi L, a, dan b dengan persamaan: • dari notasi Y, x, dan y ke notasi Y, X, dan Z Y=Y
x X = Y ( y) Z = Y { | 1 − ( x + y) | } y • dari notasi Y, X, dan Z ke notasi L, a, dan b L = 10 √Y a = 17.5 (1.02 X − Y ) Y
b = 7.0 (Y − 0.847 Z ) Y
Derajat putih dihitung dengan persamaan: Derajat putih = 100 - √(100-L)2 + (a2+ b2)
b) Aktivitas Air (aw) Aktivitas air diukur dengan mengunakan aw-meter Wa360 SHIBAURA. aw-meter terlebih dahulu dikalibrasi dengan garam NaCl dengan nilai kelembaban (RH) 75%. Sampel
dimasukkan ke dalam chamber dan ditutup rapat. Setelah itu, aw-meter dioperasikan dengan menekan tombol ’START’. Nilai aw
dibaca
pada
saat
aw-meter
menunjukkan
tulisan
’COMPLETED’ atau pada saat nilai aw tetap.
c) Tekstur Pengukuran tekstur dilakukan dengan Texture Analyzer XT2. Probe yang digunakan adalah probe silinder untuk biskuit. Nilai pengukuran yang dihasilkan berupa nilai kekerasan dan nilai kerenyahan. Spesifikasi probe dan setting yang digunakan dapat dilihat pada Tabel 12. Tabel 12. Spesifikasi probe dan setting pengukuran tekstur Product Mode Option Pre-test Speed Test Speed Post-test Speed Distance Trigger type Probe
Biscuit Measure Force in Compression Return to Start 2.0 mm/s 0.5 mm/s 10.0 mm/s 4.0 mm Auto-5 g 2 mm cylinder Probe (P/2)
2) Analisis Kimia a) Kadar Air Metode Oven (Apriyantono et al, 1989) Cawan alumunium dikeringkan dalam oven pada suhu 100 oC – 102 oC selama 15 menit dan didinginkan dalam desikator selama 10 menit. Cawan ditimbang menggunakan neraca analitik. ± 5 g sampel yang sudah dihomogenkan dimasukkan ke dalam cawan, kemudian ditimbang. Cawan berisi sampel dikeringkan dalam oven pada suhu 100 oC – 102 o
C selama 6 jam atau 1 malam (16 jam) untuk produk yang
tidak terdekomposisi dengan pengeringan lama. Hindarkan kontak antara cawan dengan dinding oven. Selanjutnya cawan berisi sampel didinginkan dalam desikator dan ditimbang.
Setelah itu cawan berisi sampel dikeringkan kembali dalam oven selama 15-30 menit, kemudian ditimbang. Pengeringan diulang hingga diperoleh bobot yang tetap. Perhitungan :
W3 x100 W1 W3 air (%bk ) = x100 W2
Kadar air (%bb) = Kadar
Keterangan: W1 = berat sampel (g) W2 = berat sampel setelah dikeringkan (g) W3 = kehilangan berat (g)
b) Kadar Abu (Apriyantono et al, 1989) Cawan pengabuan dibakar dalam tanur, didinginkan dalam desikator, dan ditimbang. Sebanyak 3-5 g sampel ditimbang dalam cawan tersebut, kemudian cawan yang berisi sampel dibakar sampai didapatkan abu berwarna abu-abu atau sampai beratnya tetap. Pengabuan dilakukan dalam dua tahap, yaitu pertama pada suhu sekitar 400 oC dan kedua pada suhu 550 oC. Setelah itu cawan yang berisi sampel didinginkan dalam desikator dan ditimbang dengan neraca analitik. Perhitungan : Kadar
abu =
berat abu ( g ) berat sampel ( g )
x100
c) Kadar Protein Metode Kjedahl-mikro (Apriyantono et al, 1989) Sejumlah kecil sampel (kira-kira akan dibutuhkan 3-10 ml HCl 0.01 N atau 0.02 N) ditimbang, dipindahkan ke dalam labu Kjedahl 30 ml. Setelah itu, ditambahkan 1.9±0.1 gram K2SO4, 40 ± 10 mg HgO, dan 2.0 ± 0.1 ml H2SO4. Jika sampel lebih dari 15 mg, ditambahkan 0.1 ml H2SO4 untuk setiap 10 mg bahan organik di atas 15 mg. Selanjutnya beberapa butir
batu didih ditambahkan, kemudian sampel dididihkan selama 11.5 jam sampai cairan menjadi jernih. Setelah cairan jernih, labu Kjedahl yang berisi sampel didinginkan dan ditambahkan sejumlah kecil air secara perlahan-lahan (hati-hati tabung menjadi panas), kemudian didinginkan kembali. Isi labu dipindahkan ke dalam alat destilasi, kemudian labu dicuci dan dibilas 5-6 kali dengan 1-2 ml air, air cucian dipindahkan ke dalam alat destilasi. Erlenmeyer 125 ml yang berisi 5 ml larutan H3BO3 dan 2-4 tetes indikator (campuran dua bagian metil merah 0.2% dalam alkohol dan satu bagian metilen blue 0.2% dalam alkohol) diletakkan di bawah kondensor. Ujung tabung kondensor harus terendam di bawah larutan H3BO3. 8-10 ml larutan NaOH-Na2S2O3 ditambahkan, kemudian dilakukan destilasi sampai tertampung kira-kira 15 ml destilat dalam erlenmeyer. Setelah itu, tabung kondensor dibilas dengan air dan bilasannya ditampung dalam erlenmeyer yang sama. Isi erlenmeyer diencerkan sampai kira-kira 50 ml, kemudian ditritasi dengan HCl 0.02 N sampai terjadi perubahan warna menjadi abu-abu. Penentuan protein juga dilakukan untuk blanko. Perhitungan: Kadar N (%) =
(ml HCl − ml blanko) x normalitas HCl mg sampel
x 14.007
x 100
% protein = % N x faktor konversi Keterangan :
Faktor konversi beras
= 5.95
Faktor konversi campuran
= 6.25
d) Kadar Lemak Metode Apriyantono et al, 1989)
Soxhlet
(Modifikasi
dari
Labu lemak dikeringkan dalam oven, didinginkan dalam desikator, dan ditimbang. Sebanyak 2-3 g sampel dalam bentuk tepung dimasukan dalam saringan timbel, kemudian ditutup
dengan kapas-wool yang bebas lemak. Sebagai alternatif sampel juga dapat dibungkus dengan kertas saring. Timbel atau kertas saring yang berisi sampel diletakkan dalam alat ekstraksi Soxhlet, kemudian alat kondenser dipasang diatasnya dan labu lemak dibawahnya. Pelarut dietil eter atau petroleum eter dituangkan secukupnya ke dalam labu lemak. Selanjutnya refluks dilakukan selama minimum 5 jam sampai pelarut yang turun kembali ke labu lemak berwarna jernih. Pelarut yang ada di dalam labu lemak didistilasi, kemudian labu lemak yang berisi lemak hasil ekstraksi dipanaskan dalam oven pada suhu 105 oC. Setelah dikeringkan sampai berat tetap dan didinginkan dalam desikator, labu lemak yang berisi lemak ditimbang. Perhitungan : lemak (%) =
Kadar
berat lemak ( g ) berat sampel ( g )
x 100
e) Kadar Karbohidrat Metode by difference Kadar karbohidrat dihitung sebagai sisa dari kadar air, abu, lemak dan protein. Kadar karbohidrat ditentukan dengan rumus: Kadar
karbohidrat (%) = 100% − ( KA + KAb + KL + KP )
Keterangan : KA
= Kadar air
KL
= Kadar lemak
KAb
= Kadar abu
KP
= Kadar protein
f) Kadar Serat Kasar (Modifikasi dari Apriyantono et al, 1989) Sampel dihaluskan sehingga dapat melalui saringan berdiameter 1 mm (jika bahan tidak dapat dihaluskan, usahakan dihancurkan sebaik mungkin). Sebanyak 0.5-1 g sampel diekstrak lemaknya dengan metode Soxhlet. Sampel yang telah diekstrak lemaknya dipindahkan ke dalam erlenmeyer 600 ml dan ditambahkan 0.5 g asbes yang telah dipijarkan serta 3 tetes
zat anti buih (antifoaming agent). Setelah itu, ditambahkan 200 ml H2SO4 mendidih dan ditutup dengan pendingin balik. Sampel dididihkan selama 30 menit dengan kadang-kadang digoyang-goyangkan. Setelah selesai, suspensi disaring melalui kertas saring. Residu yang tertinggal dalam erlenmeyer dicuci dengan air mendidih dan residu yang ada di kertas saring dicuci sampai air cucian tidak bersifat asam lagi (diuji dengan kertas lakmus). Residu dari kertas saring dipindahkan secara kuatitatif ke dalam erlenmeyer kembali dengan spatula, sisanya dicuci lagi dengan 200 ml larutan NaOH mendidih sampai semua residu masuk ke dalam erlenmeyer. Setelah itu, dididihkan dengan pendingin balik selama 30 menit sambil kadang-kadang digoyang-goyangkan. Sampel disaring kembali melaluai kertas saring yang telah diketahui beratnya sambil dicuci dengan larutan K2SO4 10%. Residu yang di kertas saringdicuci kembali dengan air mendidih kemudian dengan alkohol 95% sekitar 15 ml. Kertas saing dikeringkan di dalam oven dengan suhu 110 o
C sampai berat konstan (1 – 2 jam). Setelah itu dididinginkan
dalam desikator dan ditimbang. Berat residu yang diperoleh sama dengan berat serat kasar. Perhitungan: Kadar
serat
kasar (%) =
berat residu berat sampel
x100
g) Daya Cerna Protein in Vitro (Modifikasi dari Saunders et al, 1973) Sebanyak
250
mg
sampel
(berbentuk
tepung)
disuspensikan dalam 15 ml HCl 0.1 N yang mengandung 1.5 mg pepsin di dalam suatu tabung sentrifuse, kemudian diadukaduk dalam shaker pada suhu 37oC selama 3 jam. Suspensi dinetralkan dengan NaOH 0.5 N, kemudian ditambahkan 4 mg pankreatin dalam 7,5 ml buffer fosfat 0.2 M, pH 8.0 yang mengandung 0.005 N Na-azid. Campuran diaduk-aduk dalam
shaker pada suhu 37oC selam 24 jam. Padatan yang diperoleh
dari akhir penyaringan, disaring dengan kertas saring Whatman 41 (sebelumnya bobot kertas saring sudah dicatat) secara
vakum. Berat padatan ditimbang, kemudian dianalisis kadar proteinnya (% protein sisa) dengan menggunakan metode mikro Kjeldahl. Perhitungan: Daya cerna
protein (%) =
protein kasar − protein sisa protein kasar
x100%
3) Uji Organoleptik (Meilgaard et al, 1999) Uji organoleptik yang digunakan adalah uji rating atribut, uji rating hedonik, dan uji ranking hedonik. Uji rating atribut digunakan untuk menentukan dalam cara bagaimana suatu atribut sensori tertentu bervariasi di antara sejumlah sampel. Atribut yang diamati adalah kemanisan dan kerenyahan. Uji rating hedonik digunakan untuk melihat penerimaan panelis terhadap keseluruhan atribut dari masing-masing sampel. Uji ranking hedonik digunakan untuk mengurutkan tingkat kesukaan panelis terhadap keseluruhan atribut dari masing-masing sampel. Panelis yang digunakan adalah ibu-ibu perumahan Darmaga Asri dan ibu-ibu sekitar kampus IPB Darmaga sebanyak 30 orang. Hasil pengujian dianalisis dengan menggunakan program SPSS 15.0 dengan taraf signifikansi 0.05.
4) Nilai Energi (Almatsier, 2002) Nilai energi dapat dihitung berdasarkan komposisi lemak, protein, dan karbohidrat dari produk yang dihasilkan. Nilai energi dihitung dengan persamaan: Energi (kkal/100g) = (4 kkal/g x K)+(4 kkal/g x P)+(9 kkal/g x L) Keterangan: P = Protein K = Karbohirat L = Lemak
