PROFESI, Volume 13, Nomor 1, September 2015
KARAKTERISTIK MALTODEKSTRIN BIJI NANGKA DENGAN HIDROLISIS ENZIM α – Amilase CHARACTERISTICS OF JACKFRUIT SEED MALTODEXTRINE OBTAINED BY HYDROLYSIS USING α – AMYLASE Indah Kurniawati Prodi S1 Ilmu Gizi STIKES PKU Muhammadiyah Surakarta
[email protected]
Abstrak Biji nangka merupakan limbah pangan yang mengandung pati cukup tinggi 36.7% namun memiliki sifat tidak dapat larut air, sehingga diperlukan hidrolisis enzim α-amilase untuk menghasilkan maltodekstrin yang memiliki kelarutan dalam air lebih tinggi dibandingkan pati. Maltodekstrin berpotensi sebagai penyalut atau pembungkus senyawa volatil yang mudah menguap atau rusak sehingga dapat memperpanjang umur simpan bahan pangan. Tujuan penelitian ini adalah untuk mengevaluasi proses pembuatan dan karakteristik maltodekstrin biji nangka melalui hidrolisis enzim α-amilase. Prosedur penelitian meliputi 2 tahap yaitu ekstraksi pati biji nangka dan pembuatan maltodekstrin biji nangka. Parameter yang diamati adalah karakteristik pati biji nangka dan maltodekstrin biji nangka yang dihasilkan. Jenis penelitian menggunakan deskriptif kuantitatif, pengumpulan data diperoleh dari eksperimental. Hasil penelitian menunjukkan bahwa karakteristik pati biji nangka berwarna putih, mempunyai rendemen 12.9% (b/b), kadar air 5.3% dan kelarutan dalam air 2.04%. Kemudian pati biji nangka dihidrolisis menggunakan enzim αamilase yang bertujuan untuk memperbaiki sifat kelarutan pati di dalam air. Karakteristik maltodekstrin biji nangka yaitu berwarna kuning kecoklatan, memiliki rendemen 64% (b/b), kadar air 3.07%, pH 6, dextrose equivalent (DE) 15.44 dan kelarutan dalam air lebih tinggi dari pati yaitu 95.5%. Kata Kunci: biji nangka, pati, hidrolisis enzim α-amilase, kelarutan dan maltodekstrin Abstract Jackfruit seed is byproduct with starch high content of 36.7%. However, the starch is water insoluble, thus hydrolysis using α-amylase can be used to produce maltodextrine whose solubility is higher than starch. Maltodextrine is highly potential to encapsulate volatile compound to prevent their volatility and damage, thus prolong the shelf life. This study aimed to evaluate preparation and characteristics of jackfruit seed maltodextrine obtained by hydrolysis using α-amylase. Research was carried out in two stages: jackfruit seed starch extraction and maltodextrine production. Observed parameters were characteristics of starch and maltodextrine produced. Results were presented in descriptive quantitative from experimental data obtained. Results showed that starch color was white wiht 12.9% yield (w/w), 5.63% moisture content and 2.04% water solubility. Starch was then hydrolyzed using α-amylase to increase its solubility, resulted brownish yellow maltodextrine with 64% yield (w/w), moisture content of 3.07%, pH 6, dextrose equivalent (DE) value 15.44 and higher solubility of 95.5%. Keywords: α-amylase hydrolysis, jackfruit seed, maltodextrine, solubility, tarch.
di toko buah dan jus buah. Biji buah nangka mengandung karbohidrat yang cukup tinggi 36,7% yang dapat dimanfaatkan sebagai alternatif sumber pati (Wiryanta, 2001). Biji buah yang diolah menjadi pati, selain ber-manfaat
PENDAHULUAN Biji buah nangka sampai saat ini masih belum termanfaatkan dengan baik, hanya dibuang sebagai limbah yang dapat menyebabkan pencemaran lingkungan yang banyak ditemukan
47
PROFESI, Volume 13, Nomor 1, September 2015 untuk mengurangi pencemaran lingkungan, juga dapat menciptakan peluang usaha baru. Pati biji buah tersebut selanjutnya dapat diolah menjadi berbagai hasil olahan lainnya yang mempunyai nilai jual tinggi, antara lain dodol, kerupuk, snack, biskuit, tepung dan lain-lain. Pati merupakan polisakarida yang terdiri atas unit-unit glukosa anhidrat. Komposisi utama pati adalah amilosa dan amilopektin yang mempunyai sifat alami berbeda-beda (Swinkels, 1985). Namun, pati alami masih mempunyai beberapa kelemahan jika digunakan sebagai bahan baku dalam industri pangan maupun nonpangan mempunyai sifat yang terlalu lengket dan tidak dapat larut dalam air yang mengakibatkan terbatasnya penggunaan dalam industri. Oleh karena itu upaya perbaikan kualitas pati alami perlu dilakukan, salah satunya dengan cara pati alami dihidrolisis oleh enzim α-amilase sehingga mempunyai sifat-sifat sesuai yang diinginkan. Enzim α-amylase merupakan enzim yang menghidrolisis secara khas melalui bagian dalam dengan memproduksi oligosakarida dari konfigurasi alfa yang memutus ikatan α-(1,4)-Dglikosidik pada amilosa dan amilopektin. Ikatan α-(1,6)-D-glikosidik tidak dapat diputus oleh αamylase, tetapi dapat dibuat menjadi cabangcabang yang lebih pendek. Pada tahap likuifikasi hidrolisis terjadi pemecahan ikatan α-(1,4)-Dglikosidik oleh enzim α-amilase pada bagian dalam rantai polisakarida sehingga dihasilkan glukosa, maltosa, maltodekstrin dan α-limit dekstrin. Produk hasil hidrolisis enzimatis pati memiliki karakteristik tidak higroskopis, meningkatkan viskositas produk, memiliki daya rekat dan ada yang larut dalam air seperti laktosa (Lloyd dan Nelson, 1984, dan Kennedy et al., 1995 dalam Anwar dkk., 2004). Maltodekstrin mempunyai sifat kelarutan yang tinggi, viskositas rendah dapat digunakan pada proses enkapsulasi, untuk melindungi senyawa volatile, melindungi senyawa yang peka terhadap oksidasi atau panas, maltodekstrin dapat melindungi stabilitas flavor selama proses penyaringan spray dryer (Gustavo dan Barbosa-Canovas, 1999). Tujuan penelitian ini adalah untuk mengevaluasi proses pembuatan dan karakteristik maltodekstrin biji nangka melalui hidrolisis enzim α-amilase.
eksperimental yang dilakukan. Bahan yang digunakan pada penelitian adalah biji buah nangka diperoleh dari dari Demangan Baru, Yogyakarta, aquades, enzim α-amilase dari Bacillus licheniformis (Sigma Chemical Co, St. Louis, USA), NaOH 0,1 N; HCL 0,1 N dan CaCl2. Alat yang digunakan pada penelitian ini adalah kain saring, mesin penggiling tepung, pisau, ayakan 60 mesh, centrifuge dengan jarijari 15 cm (centrifuge Damon/IEC Division, Connecticut, USA), cabinet dryer (Type-IL70.110/220V-AM,1180/39E), agitator (GT Series Stirrer, 4000rpm/Glas Col), kompor listrik (Electric stove), Rotary evaporator (IKAVAC RV06-ML VC2) dan pH meter (METHORM/620 pH-meter). Prosedur penelitian ini meliputi 2 tahap yaitu ekstraksi pati biji nangka dan pembuatan maltodekstrin biji nangka. Ekstraksi pati dari biji nangka menggunakan metode (Suharyanta, 1994) yang dimodifikasi. Ekstraksi pati dilaku-kan dengan cara pengupasan kulit terlebih dahulu yang bertujuan untuk memisahkan kulit dan daging biji buah, kemudian daging biji buah dicuci dengan air dan dihaluskan dengan mesin penggiling. Biji nangka yang sudah halus dicampur dengan air untuk memisahkan pati dari ampasnya melalui proses penyaringan menggunakan kain saring. Filtrat yang dihasilkan kemudian diendapkan selama 12 jam untuk memisahkan pati dari air. Patinya dikeringkan dengan oven suhu 45 °C selama 24 jam sedangkan airnya dibuang. Hasil pengeringan berupa pati kasar kemudian diblender dan diayak 60 mesh sehingga diperoleh pati halus yang dapat digunakan untuk proses selanjutnya. Parameter yang diamati adalah karakteristik pati biji nangka (rendemen, kadar air dan kelarutan). Tahap kedua yaitu pembuatan maltodekstrin biji nangka yang dilakukan dengan cara hidrolisis enzim menggunakan metode Jufri dkk. (2004) yang dimodifikasi. 100 g pati biji nangka disuspensikan ke dalam aquades 400 ml yang mengandung CaCl2 0,08g. Suspensi tersebut ditambah NaOH 0,1 N sampai pH 6 (pH optimum α-amilase). Selanjutnya, suspensi ditambah enzim α-amilase dari bakteri Bacillus licheniformis yang berbentuk liquid/cairan sebanyak 0,04 ml. Suspensi tersebut dihidrolisis dengan cara diaduk menggunakan agitator dengan kecepatan 300 rpm, selama 120 menit pada suhu 90ºC. Suspensi yang telah dihidrolisis menjadi maltodekstrin, kemudian diinaktivasi
METODE PENELITIAN Jenis penelitian ini adalah deskriptif kuantitatif, pengumpulan datanya diperoleh dari
48
PROFESI, Volume 13, Nomor 1, September 2015 enzim dengan cara didinginkan pada kisaran suhu 30ºC, diturunkan pHnya dengan ditambah HCl 0,1 N pada kisaran 3, dan didiamkan selama 30 menit. Maltodekstrin ditambah NaOH 0,1 N sampai pH nya menjadi ± 6. Kemudian, maltodekstrin disaring untuk memisahkan endapan berisi impurietis dan supernatan. Supernatan dikeringkan pada suhu 50ºC selama 3 hari. Hasil pengeringan tersebut dihancurkan sehingga menjadi bubuk maltodekstrin. Parameter yang diamati adalah karakteristik maltodekstrin biji nangka (rendemen, kadar air, pH, kelarutan dan dextrose equivalent / DE).
dilakukan oleh Wiryanta (2001), yang menunjukkan bahwa rendemen pati sebesar 36,7%. Hal ini dimungkinkan karena banyaknya pati biji nangka yang hilang pada saat proses penyaringan. Pati biji nangka mengandung amilosa 52,53%. Kadar air pati biji nangka pada penelitian ini adalah 5.3%. Hasil ini berbeda dengan penelitian yang dilakukan oleh Mukprasirt dan Sajjaanantakul (2003), kadar air pati biji nangka 9.94%. Kadar air menentukan umur simpan pati, semakin kecil kadar air, akan semakin memperpanjang umur simpan karena dapat menghambat pertumbuhan mikroorganisme. Kelarutan pati biji nangka pada penelitian ini sangat kecil yaitu 2.04%. Hal ini menunjukkan bahwa pati biji nangka tidak dapat larut di dalam air, mempunyai sifat yang terlalu lengket dan memiliki viskositas yang sangat tinggi. Warna pati biji nangka yang dihasilkan pada penelitian ini adalah putih, sesuai dengan hasil penelitian yang telah dilakukan oleh Mukprasirt dan Sajjaanantakul (2003).
HASIL DAN PEMBAHASAN Karakteristik Pati Biji Nangka Pati biji nangka diekstrak melalui proses penggilingan, penyaringan dan pengeringan pada suhu 60°C selama 12 jam. Karakteristik pati biji nangka yang didapatkan pada penelitian ini disajikan pada Tabel 1. Tabel 1. Karakteristik Pati Biji Nangka Karakterisasi Rendemen Pati (%) Kadar Air (% bk) Kelarutan (% b//v) Warna
Hasil 12.9 5.3 2.04 Putih
Karakteristik Maltodekstrin Biji Nangka Maltodekstrin biji nangka dihasilkan melalui hidrolisis dengan enzim α-amilase dengan bakteri Bacillus licheniformis yang bekerja pada pH 6 dan suhu 90°C selama 2 jam. Karakteristik maltodekstrin biji nangka yang didapatkan pada penelitian ini disajikan pada Tabel 2.
Rendemen pati biji nangka yang diperoleh pada penelitian ini sangat sedikit yaitu 12,9%. Hasil ini berbeda dengan hasil penelitian yang
Tabel 2. Karakteristik Maltodekstrin Biji Nangka Karakterisasi Rendemen hidrolisis (% b/b) Kadar Air (% bk) pH Kelarutan (% b//v) Warna Dextrose equivalent (DE)
Literatur 3-5 (Zusfahair &Ningsih, 2012)
Hasil 64 3,07
4-7 (Purwandari dkk., 2009) Putih kekuningan (Blancard dan Katz, 1995) 10-20 (Moore et al., 2005 )
6 95,5
Rendemen maltodekstrin biji nangka yang diperoleh pada hidrolisis enzimatis cukup tinggi yaitu 64%. Hidrolisis dengan enzim αamilase bekerja dengan dua tahap yaitu tahap pertama degradasi amilosa menjadi maltotriosa, degradasi ini terjadi sangat cepat dan diikuti dengan menurunnya viskositas yang cepat pula.
Kuning kecoklatan 15,44
Tahap kedua, relatif sangat lambat yaitu pembentukan glukosa dan maltosa sebagai hasil akhir. Kedua tahap tersebut merupakan kerja enzim α - amilase pada molekul amilosa. Enzim α-amilase menghidrolisis amilosa lebih cepat dibanding hidrolisisnya terhadap amilopektin (Anonim, 2014a). Pati biji nangka mengandung
49
PROFESI, Volume 13, Nomor 1, September 2015 amilosa 52,53% sehingga maltodekstrin yang dihasilkan cukup banyak. Kadar air maltodekstrin biji nangka yaitu 3,07 %. Menurut Zusfahair dan Ningsih (2012), kadar air maltodekstrin mempengaruhi stabilitas penyimpanan dan waktu kadaluwarsa, kadar maltodekstrin yang semakin rendah maka umur simpannya akan lebih lama dikarenakan air yang tersedia untuk pertumbuhan mikroorganisme terlalu sedikit. Kadar air maltodekstrin yang baik yaitu 3-5%. pH maltodekstrin biji nangka adalah 6, hal ini sesuai dengan Purwandari dkk.(2009) dalam Apriliani (2014), bahwa maltodekstrin dengan pH 4-7 dikatakan telah memenuhi syarat dan cukup aman bila diabsorbsi oleh tubuh. Produk hasil hidrolisis enzimatis pati memiliki karakteristik tidak higroskopis, menurunkan viskositas produk, memiliki daya rekat dan ada yang larut dalam air seperti laktosa (Lloyd dan Nelson, 1984, dan Kennedy et al., 1995 dalam Anwar dkk., 2004 ). Maltodekstrin pati biji nangka memiliki kelarutan yang sangat tinggi yaitu 95,5% sehingga dapat dijadikan sebagai bahan enkapsulan untuk redestilat asap cair. Tingginya kelarutan pada maltodekstrin biji nangka dipengaruhi oleh lamanya waktu hidrolisis dan jumlah konsentrasi enzim yang digunakan. Namun, kelarutan maltodekstrin biji nangka tidak dapat mencapai 100% dikarenakan adanya impurities yang tidak dapat terhidrolisis oleh enzim α-amilase. Besarnya kelarutan maltodekstrin sangat berkaitan dengan nilai DE (Dextrose Equivalent). DE dinyatakan dengan banyaknya gula pereduksi yang dihasilkan oleh pemecahan rantai amilosa dan amilopektin pada hidrolisis pati. Nilai DE dipengaruhi oleh beberapa faktor yaitu konsentrasi pati dan enzim, suhu dan pH optimum, serta lama waktu hidrolisis (Moore et al., 2005 dalam Apriliani 2014). Nilai DE maltodekstrin biji nangka cukup tinggi yaitu 15,44, akan tetapi masih termasuk dalam standar nilai DE untuk maltodekstrin yaitu 10-20. Hal ini dikarenakan pati biji nangka mengandung amilosa yang cukup tinggi untuk dihidrolisis oleh enzim α-amilase. Maltodekstrin dengan DE tinggi cenderung menyerap air (higroskopis), sedangkan maltodekstrin dengan DE yang rendah bersifat nonhigroskopis (Luthana, 2008). DE yang rendah menunjukkan kecenderungan rendahnya penyerapan uap air. Perubahan pada nilai DE akan memberikan karateristik yang berbeda-beda. Peningkatan nilai DE akan meningkatkan warna,
sifat higroskopis, plastisitas, rasa manis dan kelarutan (Kuntz, 1997). Nilai DE maltodekstrin biji nangka yang tinggi berpengaruh terhadap warnanya yaitu lebih kuning kecoklatan disbandingkan maltodesktrin komersial yang berwarna putih kekuningan (Blancard dan Katz, 1995). SIMPULAN Proses ekstraksi pati biji nangka melalui 3 tahap yaitu penggilingan, penyaringan dan pengeringan. Karakteristik pati biji nangka yang dihasilkan pada penelitian ini adalah pati biji nangka berwarna putih, mempunyai rendemen 12.9%, kadar air 5.3% dan kelarutan dalam air 2.04%. Kemudian untuk meningkatkan kelarutan pati biji nangka di dalam air maka dilakukan proses selanjutnya yaitu hidrolisis dengan enzim α-amilase yang akan menghasilkan maltodekstrin. Karakteristik maltodekstrin biji nangka yang dihasilkan pada penelitian ini adalah maltodekstrin biji nangka berwarna kuning kecoklatan, memiliki rendemen 64%, kadar air 3.07%, pH 6, dextrose equivalent (DE) 15.44 dan kelarutan dalam air meningkat menjadi 95.5%.
DAFTAR PUSTAKA Anonim. 2014a. Enzim Alfa Amilase. https://www.google.com/search enzim alfa amilase. Diakses pada tanggal 10 Mei 2014 Anwar, D., Yanuar. A., dan Bahtiar. A. 2004. Pemanfaatan Maltodekstrin Pati Terigu sebagai Eksipien dalam Formula Sediaan Tablet dan Niosom. Majalah Ilmu Kefarmasian, 1 (1): 34 – 46 Apriliani, T. 2014. Karakterisasi Mikrokapsul Asap Cair Tempurung Kelapa dengan Penyalut Dekstrin Sorgum, Jagung dan Bekatul Beras. Tesis. Fakultas Teknologi Pertanian - Ilmu & Teknologi Pangan, Universitas Gadjah Mada. Yogyakarta Blanchard, P. H. dan Katz, F. R. 1996. Microencapsulation of Flavour Compound. Technical Review in Food. Journal of Australia Food. 48(2): 547-551 Jufri, M., Anwar, E., and Djajadisastra, J. 2004. Pembuatan Niosom Berbasis Malto-
50
PROFESI, Volume 13, Nomor 1, September 2015 dekstrin DE 5-10 dari Pati Singkong. Majalah Ilmu Kefarmasian, 1 (1):10-20.
Suharyanta. 1994. Variasi Cara Ekstraksi dan Sifat-sifat Tepung Biji Alpukat yang Dihasilkan. Skripsi. Fakultas Teknologi Pertanian. UGM: Yogyakarta.
Gustavo, V., dan Canovas. B. 1999. Food Powders:Physical Properties, Processing, and Functionality. Spinger Publisher. Texas.
Swinkels, J.J.M. 1985. Source of Starch. Its Chemistry and Physics. In Van Beynum GMA dan Roels JA. Starch Conversion Technology, (pp. 15-46). New York & Basel: Marcel Dekker Inc.
Kuntz, L. A. 1998. Bulking Agent: Bulking up While Scalling Down. Weeks Publishing Company. www.foodproduct design.com.Diakses tanggal 15 Mei 2014
Wiryanta, B. T. 2001. Kiat Mengatasi Permasalahan Praktis Bertanam Nangka. Agro Media Pustaka. Jakarta
Luthana, Y.K. 2008. Maltodekstrin. http://yong kikastanyaluthana.wordpress. com. Diakses tanggal 15 Mei 2014
Zusfahair dan Ningsih, D. R. 2012. Pembuatan Dekstrin dari Pati Ubi Kayu Menggunakan Katalis Amilase Hasil Fraksinasi dari Azospirillum sp. JG3. Jurnal Molekul, 7 (1): 9-19
Mukprasirt, A. dan Kamontip Sajjaanantakul, 2003. Physico-chemical Properties of Flour and Starch from Jackfruit Seeds (Artocarpus heterophyllus Lam.) Compared with Modified Starches. Journal Science Technology. 1:273.
51
