Jurnal Bioproses Komoditas Tropis Vol. 3 No.1, 2015
Kajian pH dan Rasio Bahan Baku dengan Cairan Pengekstrak pada Proses Ekstraksi Pektin dari Buah Pepaya (Carica papaya L.) Restya Novitarini*, Wahyunanto Agung Nugroho, Rini Yulianingsih Jurusan Keteknikan Pertanian - Fakultas Teknologi Pertanian - Universitas Brawijaya Jl. Veteran, Malang 65145 *Penulis Korespondensi, Email:
[email protected]
ABSTRAK Pada industri pangan, pektin merupakan bahan yang banyak sekali manfaatnya terutama digunakan sebagai bahan pembentuk gel (gelling agent), pengental, dan stabilizer pada berbagai produk seperti selai, jeli, produk-produk susu, permen dan lain sebagainya. Tujuan penelitian ini adalah (1) menganalisis pengaruh pH cairan pengekstrak terhadap karakteristik pektin buah pepaya yang dihasilkan, (2) menganalisis pengaruh rasio (bahan baku dengan cairan pengekstrak) terhadap karakteristik pektin buah pepaya yang dihasilkan, (3) menganalisis pH serta rasio (bahan baku dengan cairan pengekstrak) yang optimal. Perlakuan yang digunakan pada penelitian ini terdiri dari kombinasi dua faktor, faktor pertama adalah pH (1,5 ; 2 ; 2,5) dan faktor kedua adalah rasio (bahan baku dengan cairan pengekstrak) (1:5 dan 1:10). Ekstrak pektin buah pepaya terbaik diperoleh dari perlakuan pH 1,5 dan rasio (bahan baku dengan cairan pengekstrak) 1:10. Karakteristik pektin terbaik tersebut adalah : rendemen 0,06 gr/gr; kadar abu 1,20%; dan kadar metoksil 6,14%. Kata kunci: ekstraksi, pepaya, pektin
Study of pH and Ratio of Raw Materials with Liquid Extraction in Pectin Extraction Process of Papaya Fruit (Carica papaya L.) ABSTRACT In the food industry, pectin is useful material that used as gelling (gelling agent), thickener and stabilizer in various products such as jams, jellies, milk products, sweets and so on. The purpose of this study were to (1) analyze the effect of the extraction fluid pH to the characteristics of papaya fruit pectin produced, (2) analyze the effect of the ratio (raw material with liquid extraction) to the characteristics of papaya fruit pectin produced, (3) analyze the pH and ratio (raw materials with liquid extraction) optimum. The treatments used in this study consisted of a combination of two factors, the first factor is pH (1,5 ; 2 ; 2,5) and the second factor is the ratio (raw material with liquid extraction) (1:5 and 1:10). The best papaya fruit pectin extract obtained from the treatment pH 1,5 and the ratio (raw materials with liquid extraction) was 1:10. Best pectin characteristics are: yield of pectin 0,06 gr/gr; ash content of 1,20%; and methoxyl content of 6,14%. Keywords : extraction, papaya, pectin
26
Jurnal Bioproses Komoditas Tropis Vol. 3 No.1, 2015 PENDAHULUAN Pepaya (Carica papaya L) merupakan salah satu buah introduksi yang telah lama berkembang luas di Indonesia. Sentra produksi tertinggi adalah berada di Jawa Timur, disusul Jawa Tengah dan Jawa Barat. Pektin terdapat pada seluruh bagian tanaman pepaya seperti akar, batang, daun, bunga, dan buah. Pektin adalah substansi alami yang terdapat pada sebagian besar tanaman pangan. Selain sebagai elemen struktural pada pertumbuhan jaringan dan komponen utama dari lamella tengah pada tanaman, pektin juga berperan sebagai perekat dan menjaga stabilitas jaringan sel (Herbstreith dan Fox, 2005). Pektin merupakan senyawa polisakarida dengan bobot molekul tinggi yang banyak terdapat pada tumbuhan. Pektin digunakan sebagai pembentuk gel dan pengental dalam pembuatan jelly, marmalade, makanan rendah kalori dan dalam bidang farmasi digunakan untuk obat diare (Anonim, 2004). Berdasarkan kandungan metoksilnya, pektin dapat dibagi menjadi dua golongan yaitu pektin berkadar metoksil tinggi (HMP), dan pektin berkadar metoksil rendah (LMP). Pektin bermetoksil tinggi mempunyai kandungan metoksil minimal 7%, sedangkan pektin bermetoksil rendah mempunyai kandungan metoksil maksimal 7% (Guichard et al, 1991). Pada prinsipnya ekstraksi pektin dari jaringan tanaman dilakukan dengan cara menghidrolisis protopektin (yang bersifat tidak larut air) pada jaringan tanaman menjadi pektin (yang terdispersi dalam air) menggunakan larutan asam dalam kondisi panas. Pektin terdispersi dalam air selanjutnya dikoagulasikan menggunakan alkohol. Koagulan pektin ini selanjutnya dikeringkan dan dihaluskan. Tingkat keasaman atau pH larutan pengekstrak pada ekstraksi pektin bervariasi. Hal ini sangat tergantung pada jenis bahan baku serta jenis produk pektin yang diharapkan. Tingkat keasaman cairan pengekstrak yang digunakan dalam ekstraksi pektin buah-buahan berkisar dari pH 1,5 sampai 3,0 dengan suhu ekstraksi berkisar 60-100oC (Rouse dan Crandall, 1978). Perbandingan antara bahan baku dan cairan pengekstrak pada proses ekstraksi pektin bervariasi menurut jenis bahan bakunya. Menurut Voragen et al (1995) rasio bahan baku dan cairan pengekstrak pada ekstraksi pektin ampas jeruk adalah 1 : 3,5. Pengambilan pektin dari buah apel, pepaya dan kulit jeruk dengan pengendap minuman beralkohol telah dilakukan oleh Syarwani (2001). Hasil yang diperoleh adalah rata-rata rendemen pektin jeruk 6,2% (terbesar), apel 4,72%, dan pepaya 4,18%, rata-rata kadar metoksil jeruk 3,08%, apel 2,89%, dan pepaya 2,99%. Tujuan penelitian ini adalah (1) menganalisis pengaruh pH cairan pengekstrak terhadap karakteristik pektin buah pepaya yang dihasilkan, (2) menganalisis pengaruh rasio (bahan baku dengan cairan pengekstrak) terhadap karakteristik pektin buah pepaya yang dihasilkan, (3) menganalisis pH serta rasio (bahan baku dengan cairan pengekstrak) yang optimal.
METODE PENELITIAN Alat dan Bahan Alat yang digunakan untuk pembuatan tepung pepaya adalah oven, ayakan 40 mesh, timbangan digital, blender, loyang, baskom, pisau, dan talenan. Alat yang digunakan untuk ekstraksi pektin adalah hot plate, stirrer magnetic, oven, electric stove, pH meter, thermometer, timbangan ohaus, glassware (gelas ukur, erlenmeyer, gelas beker), corong, kain saring, stopwatch, mortar, ayakan 60 mesh, pipet tetes, aluminium foil dan spatula. Bahan yang digunakan untuk pembuatan tepung pepaya adalah buah pepaya varietas Thailand setengah matang yang diperoleh dari pedagang buah di Pasar Blimbing, Malang. Bahan yang digunakan untuk ekstraksi pektin adalah tepung pepaya 40 mesh, HCl 1N, NaOH 0.05N, aquades, dan alkohol 96%. Metode Penelitian Metode penelitian yang digunakan adalah Rancangan Acak Lengkap Faktorial dengan 2 faktor yaitu pH (1,5 ; 2 ; dan 2,5) dan rasio (bahan baku dengan cairan pengekstrak) (1:5 dan 1:10). Masingmasing perlakuan diulang sebanyak 3 kali sehingga diperoleh 18 satuan percobaan. Data hasil pengamatan yang diperoleh kemudian dianalisa menggunakan analisa ragam ANOVA (α=0,01) menggunakan software SPSS Statistics 20 dengan uji lanjutan Duncan. Untuk menentukan perlakuan terbaik digunakan metode De Garmo. Tahapan Penelitian Tepung pepaya sebanyak 50 gram ditambahkan cairan pengekstrak berupa aquades dengan rasio sesuai perlakuan (1:5 dan 1:10 b/v)) yang kemudian diasamkan dengan HCl 1N sampai mencapai pH yang diinginkan sesuai perlakuan (1,5; 2 dan 2,5). Kemudian dipanaskan di atas hot plate stirrer dengan 27 26
Jurnal Bioproses Komoditas Tropis Vol. 3 No.1, 2015 keadaan tertutup selama 60 menit pada suhu 95±5oC. Larutan hasil ekstraksi disaring dengan kain saring rangkap 8 untuk memisahkan filtrat dengan ampasnya. Filtrat pekat kemudian dipanaskan pada suhu 95±5oC untuk menguapkan air sehingga menurunkan volume menjadi setengah dari volume awal. Ekstrak pekat didinginkan dan kemudian ditambahkan alkohol 96% dengan rasio 1:1 (v/v). Pengendapan dilakukan selama 24 jam dan disimpan pada suhu ruang. Gumpalan pektin disaring dengan kain saring rangkap 8 dan kemudian dicuci dua kali menggunakan alkohol 96% (1:1 (b/v)). Pektin basah kemudian dikeringkan pada oven dengan suhu 60oC selama 2 jam. Pektin kering dihaluskan dengan mortar dan diayak dengan ayakan 60 mesh.
HASIL DAN PEMBAHASAN Rendemen Rendemen pektin dari buah pepaya yang dihasilkan berkisar antara 0,05-0,08 gr/gr. Grafik hubungan perlakuan pH dan rasio (bahan baku dengan cairan pengekstrak) terhadap rendemen pektin yang dihasilkan ditunjukkan pada Gambar 1.
Gambar 1. Hubungan Perlakuan pH dan Rasio (Bahan Baku dengan Cairan Pengekstrak) terhadap Rendemen Pektin diperoleh dari jaringan tanaman dengan cara ekstraksi menggunakan pelarut, dalam hal ini berupa aquades yang diasamkan dengan HCl. Jumlah pektin yang dihasilkan tergantung pada jenis dan bagian tanaman yang diekstrak. Semakin tinggi pH semakin tinggi pula rendemen yang dihasilkan, namun pada rasio (bahan baku dengan cairan pengekstrak) 1:5 rendemen mengalami penurunan pada pH 2,5. Kemudian rendemen pektin yang dihasilkan dari rasio bahan baku dengan cairan pengekstrak) 1:5 cenderung lebih tinggi daripada rasio 1:10, namun pada pH 1,5 rendemen mengalami penurunan pada rasio yang rendah. Nilai rendemen yang tidak konstan tersebut diduga adanya endapan pektin yang ikut lolos dalam proses penyaringan. Kliemann et al (2009) menyatakan bahwa ekstraksi pektin merupakan proses fisiko-kimia pada hidrolisis, ekstraksi dan pelarutan makromolekul pektin jaringan tanaman. Proses ini dipengaruhi oleh beberapa faktor seperti suhu, pH dan waktu. Dari analisa sidik ragam (α=0,01) diketahui bahwa pH sangat berpengaruh nyata terhadap rendemen pektin buah pepaya yang dihasilkan, namun rasio (bahan baku dengan cairan pengekstrak) tidak berpengaruh nyata terhadap rendemen pektin buah pepaya yang dihasilkan, dan interaksi antar keduanya juga tidak berpengaruh nyata terhadap rendemen pektin buah pepaya yang dihasilkan. Kadar Abu Grafik hubungan perlakuan pH dan rasio (bahan baku dengan cairan pengekstrak) terhadap kadar abu pektin yang dihasilkan ditunjukkan pada Gambar 2.
26 28
Jurnal Bioproses Komoditas Tropis Vol. 3 No.1, 2015
Gambar 2. Hubungan Perlakuan pH dan Rasio (Bahan Baku dengan Cairan Pengekstrak) terhadap Kadar Abu Kadar kadar abu cenderung menurun pada perlakuan pH yang rendah. Penurunan ini diduga disebabkan karena pada pH yang lebih rendah dapat menyebabkan terjadinya koagulasi enzim-enzim yang mengandung mineral yang selanjutnya terpisah pada proses penyaringan. Kadar abu merupakan sifat kimia yang ikut menentukan kualitas pektin. Semakin rendah kadar abu pektin makan semakin tinggi kemurniannya (Hwang dkk., 1992). Berdasarkan analisa sidik ragam (α=0.01) menunjukkan bahwa perlakuan pH, rasio (bahan baku dengan cairan pengekstrak) dan interaksi antara kedua perlakuan sangat berpengaruh nyata terhadap kadar abu pektin yang dihasilkan. Menurut Sudarmaji (1989), kadar abu tergantung pada jenis bahan, cara pengabuan, waktu dan suhu yang digunakan saat pengeringan. Jika bahan yang diolah melalui proses pengeringan, maka semakin tinggi suhu pengeringan akan meningkatkan kadar abu karena air yang keluar dalam bahan semakin besar. Nilai kadar abu yang ditetapkan oleh Food Chemical Codex (1996) untuk tepung pektin adalah maksimal 1%. Sedangkan kadar abu pektin yang dihasilkan pada penelitian ini berkisar antara 1,20% sampai 6,93%, sehingga kadar abu yang dihasilkan belum memenuhi standar yang ditetapkan oleh Food Chemical Codex (1996), namun sudah memenuhi standar International Pectin Producers Association (2002) yang maksimal adalah 10%. Kadar Metoksil Grafik hubungan perlakuan pH dan rasio (bahan baku dengan cairan pengekstrak) terhadap kadar metoksil pektin yang dihasilkan ditunjukkan pada Gambar 3. Semakin rendah pH dan semakin tinggi rasio (bahan baku dengan cairan pengekstrak) akan menghasilkan kadar metoksil yang tinggi. Dari analisa sidik ragam (α=0,01) diketahui bahwa pH, rasio (bahan baku dengan cairan pengekstrak), dan interaksi antar keduanya sangat berpengaruh nyata terhadap kadar metoksil pektin buah pepaya yang dihasilkan.
29 26
Jurnal Bioproses Komoditas Tropis Vol. 3 No.1, 2015
Gambar 3. Hubungan Perlakuan pH dan Rasio (Bahan Baku dengan Cairan Pengekstrak) terhadap Kadar Metoksil
Penetapan kadar metoksil pada prinsipnya adalah reaksi penyabunan pektin dan titrasi gugus karboksil bebas untuk menentukan banyaknya jumlah gugus metil ester hasil esterifikasi (Ranganna, 1977). Berdasarkan Standar Mutu International Pectin Producers Association (2002) pektin bermetoksil rendah adalah berkisar 2,5-7,12% dan pektin bermetoksil tinggi adalah lebih dari 7,12%, sedangkan berdasarkan Standar Food Chemical Codex (1996) pektin bermetoksil rendah adalah kurang dari 7% dan pektin bermetoksil tinggi adalah lebih dari 7%. Kadar metoksil yang dihasilkan berkisar 3,28%-6,14%, hal ini berarti pektin hasil ekstraksi dari buah pepaya merupakan jenis pektin bermetoksil rendah atau Low Methoxyl Pectin (LM-Pektin). LM-Pektin berkadar metoksil rendah yaitu kurang dari 7%. Kadar metoksil yang rendah diduga disebabkan penggunaan larutan pengekstrak asam menyebabkan terputusnya ikatan glikosidik dari gugus metil ester pada hidrolisa oleh asam yang menghasilkan asam galakturonat. Menurut Rachmawan (2005) seiring dengan proses ekstraksi selalu terjadi proses deesterifikasi pektin, sebab reaksi dapat menyebabkan terputusnya ikatan glikosidik dari gugus metil ester. Perlakuan Terbaik Pektin terbaik yang dihasilkan berdasarkan metode De Garmo adalah dengan ekstraksi pektin pada pH 1,5 dan dengan rasio (bahan baku dengan cairan pengekstrak) 1:10 (b/v) yaitu rendemen 0,06 gr/gr, kadar abu 1,20%, dan kadar metoksil 6,14%.
KESIMPULAN Perlakuan pH sangat berpengaruh nyata (α=0,01) terhadap rendemen, kadar abu dan kadar metoksil. Kemudian perlakuan rasio (bahan baku dengan cairan pegekstrak) tidak berpengaruh nyata (α=0,01) terhadap rendemen yang dihasilkan, namun sangat berpengaruh nyata (α=0,01) pada kadar abu dan kadar metoksil. Ekstrak pektin buah pepaya terbaik diperoleh dari perlakuan pH 1,5 dan rasio (bahan baku dengan cairan pengekstrak) 1:10 (b/v). Karakteristik pektin terbaik tersebut adalah : rendemen 0,06 gr/gr; kadar abu 1,20%; dan kadar metoksil 6,14%.
26 30
Jurnal Bioproses Komoditas Tropis Vol. 3 No.1, 2015 DAFTAR PUSTAKA Anonim. 2004. High Grade Pectin From Lime Peels. National Research Development Corporation. http://www. nrdcindia.com/pages/pect.htm. Diakses pada 6 November 2014. Food Chemical Codex. 1996. Pectins. http://arjournals. annualreviews. org/doi/abs/10. 1146/annurev. Bi .20. 070151. 000435. Diakses pada 6 November 2014. Guichard, E. S., A, Issanchou., Descovieres., P. Etievant. 1991. Pectin Concentration, Molekular Weight and Degree of Esterification. Influence on Volatile Composition and Sensory Caracteristic of Strawberry Jam. J. Food Science, 56:1621. Herbstreith, K., G. Fox. 2005. Pectin. http://www.herbstreithfox.de/pektin/forschung und entwicklung /forschung_entwicklung04a.htm. Diakses pada 6 November 2014. 30 Hwang , J., T.H. Roshdy., M.Kontominas., J. L. Kokini. 1992. Comparison of dialysis and metal precipitation effects on apple pectin. Journal of Food Science 57: 1180-1184. IPPA (International Pectins Procedures Association). 2002. What is Pectin. http://www. ippa. info/history_of_pektin.htm. Diakses pada 6 November 2014. Kliemann, E., K.N. Simas., E. R. Amante., E. S. Prudeˆncio, R.F.Teo´ filo, M.C. Ferreira., D.M.C. Amboni, (2009). Optimisation of Pectin Acid Extraction from Passion Fruit Peel (Passiflora edulis flavicarpa) Using Response Surface Methodology. International Journal of Food Science and Technology 44: 476-483. Lubis, M. A. 2003. Pengaruh Jumlah Pengendap dan Alat Pengering pada Pembuatan Pektin Berbahan Baku Kulit Jeruk Manis. Sripsi. FATETA, IPB. Bogor. Manalo, J. B.., K.C. Torres., F.E. Anzaldo.1985. Pectin and Produst of Kalamansi (Citrus microcarpa Bunge) Fruit waste. NIST Journal. Rachmawan, A. 2005. Ekstraksi dan Karakterisasi Pektin dari Kulit Buah Kakao. Jurnal Volume XI No. 2 Th. 2005. Balai Penelitian Bioteknologi Perkebunan Indonesia. Bogor. Ranganna, S. 1977. Manual of Analysis of Fruit and Vegetable Products. Mc. Graw Hill. New Delhi. Rouse, A.H., P.G. Crandall. 1978. Pectin content lime and lemon peel as extracted by nitric acid. Journal of Food Science 431:72-73. Sudarmaji, S. 1989. Prosedur Analisa untuk Bahan Makanan dan Pertanian. Liberty, Yogyakarta. Syarwani M. 2001. Pengambilan Pektin dari Buah Apel, Pepaya dan Kulit Jeruk dengan Pengendap Minuman Beralkohol. Jurnal/Teknik-_Kimia dan Kimia_(Chemical Engineering-)-/Politek/. Vol.3, No.2. Voragen, A.G.J., W. Pilnik., J.F. Thibault, M.A.V. Axelos, C.M.G.C. Renard. 1995. Food Pholysaccharides and their Applications : Pectin. Marcel Dekker Inc, New York.
26 31
