KARAKTERISASI FISIK, KIMIA, DAN FUNGSIONAL TEPUNG KOMPOSIT DARI GANYONG (Canna edulis) DAN KARA PEDANG (Canavalia ensiformis)
Skripsi Untuk Memenuhi Sebagian Persyaratan Guna Memperoleh Derajat Sarjana Teknologi Pertanian di Fakultas Pertanian Universitas Sebelas Maret
Oleh : WANDANSARI H0912130
PROGRAM STUDI ILMU DAN TEKNOLOGI PANGAN FAKULTAS PERTANIAN UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA 2016
i
ii
KATA PENGANTAR Assalamu’alaikum warahmatullahi wabarakatuh Puji syukur penulis panjatkan kepada Allah SWT yang telah melimpahkan rahmat dan karunia-Nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi dengan judul “Karakterisasi Fisik, Kimia, dan Fungsional Tepung Komposit dari Ganyong (Canna edulis) dan Kara Pedang (Canavalia ensiformis)”. Skripsi ini diajukan untuk memenuhi sebagian persyaratan guna memperoleh derajat sarjana teknologi pertanian di Program Studi Ilmu dan Teknologi Pangan Fakultas Pertanian Universitas Sebelas Maret, sekaligus sebagai upaya penulis dalam mengembangkan pengetahuan yang lebih luas. Dalam pelaksanaan penelitian maupun penyusunan skripsi ini penulis mendapatkan banyak masukan, bantuan dan bimbingan dari berbagai pihak yang sangat bermanfaat baik secara langsung maupun tidak langsung. Oleh karena itu pada kesempatan ini, penulis menyampaikan terima kasih yang setulusnya kepada : 1.
Prof. Dr. Ir. Bambang Pujiasmanto, M.S, selaku Dekan Fakultas Pertanian Universitas Sebelas Maret yang telah memberikan dan memfasilitasi penelitian skripsi penulis,
2.
Ir. Bambang Sigit Amanto, M.Si, selaku Ketua Program Studi Ilmu dan Teknologi Pangan yang telah memberikan arahan dan bimbingan selama menjadi mahasiswa,
3.
Danar Praseptiangga, S.TP., M.Sc., Ph.D, selaku pembimbing utama skripsi yang telah memberikan arahan, bimbingan, dan masukan selama proses penyelesaian skripsi,
4.
Godras Jati Manuhara, S.TP., M.Sc, selaku pembimbing pendamping skripsi yang telah memberikan saran dan kritik yang membangun demi terselesaikannya skripsi dengan baik,
iii
5.
Seluruh dosen Program Studi Ilmu dan Teknologi Pangan Fakultas Pertanian Universitas Sebelas Maret, yang telah membagi beragam ilmu pengetahuan dan wawasan melalui kegiatan perkuliahan,
6.
Seluruh staff dan civitas Fakultas Pertanian Universitas Sebelas Maret
7.
Ibuk, Bapik, Mbak Rani, Hangga, Mas Dama, dan keluarga atas semua doa, dukungan serta semangatnya sehingga skripsi ini dapat diselesaikan
8.
Tim Tepung Komposit, Shasa, Farida, Rahmi, Andy, NR, Harwati, Pipit, Mas Rachmad Adi, dan Mas Adi Sutakwa, yang telah bekerja sama dengan baik dalam menyelesaikan penelitian ini.
9.
Teman Pait, Tatat, Dhita, Yumik, Retno dan April Girls Husna, Salma, Irma, yang telah menemani penulis selama penelitian dan menyelesaikan skripsi.
10.
Teman-teman ITP 2012 yang telah memberi semangat, doa, dukungan dan bantuannya sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi
11.
Semua pihak yang telah membantu dalam terselesaikannya skripsi, yang tidak dapat penulis sebutkan satu per satu. Semoga Allah SWT membalas semua kebaikan mereka. Dalam penulisan
skripsi ini penulis menyadari bahwa skripsi ini masih jauh dari sempurna, karena keterbatasan pengetahuan dan pengalaman penulis. Oleh karena itu, penulis mengharapkan kritik dan saran yang membangun agar hasil tulisan penulis di masa mendatang dapat lebih baik. Semoga skripsi ini dapat bermanfaat bagi semua pihak. Wassalamu’alaikum warahmatullahi wabarakatuh
Surakarta, April 2016
Penulis
iv
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL .......................................................................................
i
HALAMAN PENGESAHAN ..........................................................................
ii
KATA PENGANTAR . ...................................................................................
iii
DAFTAR ISI ...................................................................................................
v
DAFTAR TABEL ............................................................................................
ix
DAFTAR GAMBAR ......................................................................................
x
DAFTAR LAMPIRAN ...................................................................................
xii
RINGKASAN .................................................................................................
xiii
SUMMARY ......................................................................................................
xiv
BAB I
PENDAHULUAN ..........................................................................
1
A. Latar Belakang ........................................................................
1
B. Perumusan Masalah ................................................................
6
C. Tujuan Penelitian ....................................................................
7
D. Manfaat Penelitian ..................................................................
7
BAB II LANDASAN TEORI .....................................................................
8
A. Tinjauan Pustaka ......................................................................
8
1. Ganyong (Canna edulis) .....................................................
8
2. Tepung Ganyong ................................................................
10
3. Kara Pedang (Canavalia ensiformis) ...................................
11
4. Tepung Kara Pedang ...........................................................
14
5. Tepung Komposit ...............................................................
17
6. Pangan Fungsional ..............................................................
18
a. Pati Resisten ...................................................................
19
b. Serat Pangan ...................................................................
21
c. Antioksidan ....................................................................
23
d. Total Fenol .....................................................................
26
7. Diabetes Mellitus tipe 2 ......................................................
27
B. Kerangka Berpikir ...................................................................
30
C. Hipotesis ..................................................................................
31
v
BAB III METODE PENELITIAN .............................................................
32
A. Waktu dan Tempat Penelitian ..................................................
32
B. Bahan dan Alat .........................................................................
32
1. Bahan ..................................................................................
32
2. Alat .....................................................................................
34
C. Tahapan Penelitian ..................................................................
35
1. Karakterisasi Tepung Ganyong dan Kara Pedang ..............
35
a. Identifikasi Sampel Ganyong dan Kara Pedang ............
35
i.
Penetuan Lokasi Pemerolehan Sampel ...................
36
ii.
Penetuan Jenis Sampel ............................................
37
b. Pembuatan Tepung Ganyong .........................................
38
c. Pembuatan Tepung Kara Pedang ....................................
39
2. Karakterisasi Tepung Komposit ..........................................
41
D. Metode Analisis .......................................................................
42
E. Rancangan Percobaan ...............................................................
43
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ......................................................
46
A. Karakteristik Tepung Ganyong dan Kara Pedang ...................
46
1. Karakteristik Fisik Tepung Ganyong dan Kara Pedang .....
46
a. Rendemen .......................................................................
46
b. Warna .............................................................................
48
c. Daya Serap Air ...............................................................
51
d. Oil holding capacity ........................................................
53
e. Water Holding Capacity ................................................
54
f. Swelling Power ..............................................................
55
2. Karakteristik Kimia Tepung Ganyong dan Kara Pedang ...
57
a. Air ..................................................................................
57
b. Abu .................................................................................
59
c. Lemak .............................................................................
60
d. Protein ............................................................................
61
e. Karbohidrat ....................................................................
62
f. Pati .................................................................................
63
vi
g. Amilosa dan Amilopektin ..............................................
64
3. Karakteristik Fungsional Tepung Ganyong dan Kara Pedang.
66
a. Pati Resisten ...................................................................
66
b. Serat Pangan ...................................................................
68
c. Aktivitas Antioksidan ....................................................
70
d. Total Fenol .....................................................................
71
B. Karakteristik Tepung Komposit Ganyong dan Kara Pedang ...
73
1. Karakteristik Fisik Tepung Komposit Ganyong dan Kara
Pedang ....................................................................................
73
a. Warna .............................................................................
73
b. Daya Serap Air ...............................................................
75
c. Oil holding capacity ........................................................
77
d. Water Holding Capacity ................................................
78
e. Swelling Power ..............................................................
79
2. Karakteristik Kimia Tepung Komposit Ganyong dan Kara
Pedang ....................................................................................
81
a. Air ..................................................................................
81
b. Abu .................................................................................
82
c. Lemak .............................................................................
83
d. Protein ............................................................................
84
e. Karbohidrat ....................................................................
85
f. Pati .................................................................................
86
g. Amilosa dan Amilopektin ..............................................
87
3. Karakteristik Fungsional Tepung Komposit Ganyong dan
BAB V
Kara Pedang .........................................................................
91
a. Pati Resisten ...................................................................
91
b. Serat Pangan ...................................................................
95
c. Aktivitas Antioksidan ....................................................
99
d. Total Fenol .....................................................................
101
C. Penentuan Formula Terbaik ....................................................
103
KESIMPULAN .............................................................................
106
vii
A. Kesimpulan .............................................................................
106
B. Saran ........................................................................................
107
DAFTAR PUSTAKA ....................................................................................
108
LAMPIRAN ...................................................................................................
127
viii
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1
Komposisi Kimia beberapa Komoditas dalam 100 g Bahan …...
Tabel 2.2
Kandungan Proksimat Beberapa Jenis Kacang Kara …………... 13
Tabel 2.3
Pengaruh Perlakuan pada Pengolahan Tepung Kara Pedang
10
terhadap Kandungan Antigizi …………………………………..
16
Tabel 3.1
Daftar Bahan Penelitian ………………………………………...
33
Tabel 3.2
Daftar Alat Penelitian …………………………………………..
34
Tabel 3.3
Metode Analisis Penelitian ……………………………………..
43
Tabel 3.4
Formula Tepung Komposit Ganyong dan Kara Pedang ………..
44
Tabel 4.1
Karakteristik Fisik Tepung Ganyong dan Tepung Kara Pedang .
46
Tabel 4.2
Karakteristik Kimia Tepung Ganyong dan Kara Pedang ………
57
Tabel 4.3
Karakteristik Fungsional Tepung Ganyong dan Tepung Kara Pedang ………………………………………………………….. 66
Tabel 4.4
Karakteristik Fisik Tepung Komposit Ganyong dan Kara Pedang ………………………………………………………….. 73
Tabel 4.5
Karakteristik Kimia Tepung Komposit Ganyong dan
Kara
Pedang ………………………………………………………….. 81 Tabel 4.6
Karakteristik Fungsional Tepung Komposit Ganyong dan Kara Pedang ……………………………………………………. 91
Tabel 4.7
Karakteristik Fisik, Kimia, dan Fungsional Tepung Komposit dari Ganyong dan Kara Pedang ………………………………..
Tabel 4.8
103
Nilai Uji Pembobotan Tepung Komposit dari Ganyong dan Kara Pedang ……………………………………………………. 104
ix
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1
Ganyong …………………………………………………. 9
Gambar 2.2
Kara Pedang ……………………………………………... 12
Gambar 2.3
Molekul DPPH …………………………………………... 25
Gambar 2.4
Kerangka Berpikir Penelitian ……………………………
30
Gambar 3.1
Peta Lokasi Tanam Sampel Ganyong …………………...
36
Gambar 3.2
Peta Lokasi Tanam Sampel Kara Pedang ……………….
37
Gambar 3.3
Diagram Alir Proses Pembuatan Tepung Ganyong ……..
39
Gambar 3.4
Diagram Alir Proses Pembuatan Tepung Kara Pedang ….
41
Gambar 3.5
Diagram Alir Karakterisasi Tepung Komposit Ganyong dan Kara Pedang …………………………………………
42
Gambar 3.6
Diagram Rancangan Penelitian ………………………….
45
Gambar 4.1
Kenampakan Tepung Ganyong ………………………….
49
Gambar 4.2
Kenampakan Tepung Kara Pedang ……………………...
50
Gambar 4.3
Perbandingan Warna antar Formulasi Tepung Komposit Ganyong dan Kara Pedang ………………………………
Gambar 4.4
74
Daya Serap Air Tepung Komposit Ganyong dan Kara Pedang …………………………………………………… 75
Gambar 4.5
Oil Holding Capacity Tepung Komposit Ganyong dan Kara Pedang ……………………………………………..
Gambar 4.6
77
Water Holding Capacity Tepung Komposit Ganyong dan Kara Pedang ……………………………………………... 78
Gambar 4.7
Swelling Power Tepung Komposit Ganyong dan Kara Pedang ………………………………..………………….. 80
Gambar 4.8
Kadar Air Tepung Komposit Ganyong dan Kara Pedang .
82
Gambar 4.9
Kadar Abu Tepung Komposit Ganyong dan Kara Pedang
83
Gambar 4.10
Kadar Lemak Tepung Komposit Ganyong dan Kara Pedang ………………………………..………………….. 83
Gambar 4.11
Kadar Protein Tepung Komposit Ganyong dan Kara Pedang ………………………………..………………….. 84
x
Gambar 4.12
Kadar Karbohidrat Tepung Komposit Ganyong dan Kara Pedang ………………………………..………………….. 85
Gambar 4.13
Kadar Pati Tepung Komposit Ganyong dan Kara Pedang
Gambar 4.14
Kadar Amilosa dan Amilopektin Tepung Komposit Ganyong dan Kara Pedang ………………………………
Gambar 4.15
86
87
Kadar Pati Resisten Tepung Komposit Ganyong dan Kara Pedang ………………………………..………………….. 92
Gambar 4.16
Kadar Serat Pangan Tepung Komposit Ganyong dan Kara Pedang ……………………………………………... 96
Gambar 4.17
Aktivitas Antioksidan Tepung Komposit Ganyong dan Kara Pedang ……………………………………………... 100
Gambar 4.18
Reaksi Antioksidan Bertindak sebagai Prooksidan pada Konsentrasi yang Tinggi ………………………………… 100
Gambar 4.19
Kadar Total Fenol Tepung Komposit Ganyong dan Kara Pedang …………………………………………………… 101
xi
DAFTAR LAMPIRAN Lampiran 1 Metode Analisis …………………………………………
128
Lampiran 2 Dokumentasi Penelitian …………………………………
137
Lampiran 3 Hasil Analisis SPSS ……………………………………..
141
Lampiran 4 Data Hasil Penelitian ……………………………………
150
xii
KARAKTERISASI FISIK, KIMIA, DAN FUNGSIONAL TEPUNG KOMPOSIT DARI GANYONG (Canna edulis) DAN KARA PEDANG (Canavalia ensiformis) Wandansari H0912130 RINGKASAN Pangan yang bersifat fungsional menjadi salah satu kriteria masyarakat modern dalam memenuhi kebutuhan pangan. Kondisi lahan di Indonesia sesuai untuk pertumbuhan umbi-umbian dan salah satu jenis umbi yang belum banyak dieksplorasi adalah ganyong (Canna edulis). Pembudidayaan yang mudah, kadar karbohidrat yang tinggi, dan potensi senyawa fungsionalnya dapat dijadikan sebagai alternatif pangan fungsional. Akan tetapi, kadar protein ganyong yang rendah menjadikannya kurang proporsional dalam mencukupi kebutuhan nutrisi sehingga perlu dicampur dengan komoditas sumber protein seperti kara pedang (Canavalia ensiformis). Tepung merupakan salah satu jenis produk setengah jadi yang memiliki kelebihan dalam pencampuran dengan bahan lain dan variasi pengolahan. Pencampuran tepung ganyong dan kara pedang dikombinasikan dalam bentuk tepung komposit untuk meningkatkan kandungan nutrisi saat dikonsumsi bersamaan. Tujuan penelitian ini adalah a) mengetahui sifat fisik, kimia, dan fungsional tepung ganyong dan kara pedang, b) mengetahui pengaruh perbedaan formula terhadap sifat fisik, kimia, dan fungsional tepung komposit dari ganyong dan kara pedang, dan c) mengetahui formula terbaik tepung komposit dari ganyong dan kara pedang berdasarkan sifat fisik, kimia, dan senyawa fungsionalnya. Penelitian ini terdiri dari dua tahapan, pertama yaitu karakterisasi awal yang terdiri dari pembuatan tepung ganyong dan kara pedang kemudian dianalisis karakteristik fisik, kimia, dan fungsional. Tahap kedua adalah formulasi dan karakterisasi tepung komposit ganyong dan kara pedang dengan tiga jenis formula. Formula 1 terdiri dari 85% tepung ganyong dan 15% tepung kara pedang. Formula 2 terdiri dari 70% tepung ganyong dan 30% tepung kara pedang. Sedangkan formula 3 terdiri dari 55% tepung ganyong dan 45% tepung kara pedang. Komposisi tepung kara pedang yang berbeda berpengaruh terhadap karakteristik tepung komposit dari ganyong dan kara pedang. Hasil penelitian menunjukkan bahwa formula terbaik tepung komposit adalah formula 2 terdiri dari 70% tepung ganyong dan 30% tepung kara pedang. Karakteristik fisik formula 2 meliputi nilai kecerahan (L*) 76.255, nilai kemerahan (a*) 1.715, nilai kekuningan (b*) 14.970, daya serap air 73.889%, oil holding capacity (OHC) 0.957 g/g, water holding capacity (WHC) 2.170 g/g, swelling power 5.230 g/g. karakteristik kimia formula 2 meliputi kadar air 7.149%, kadar abu, 3.309%, kadar lemak 1.346%, kadar protein 10.451%, kadar karbohidrat 77.747%, kadar pati 72.780%, kadar amilosa 30.115%, kadar amilopektin 42.665%. Karakteristik fungsional formula 2 meliputi kadar pati resisten 13.121%, kadar serat pangan 14.580%, aktivitas antioksidan 25.093%, dan total fenol 0.149%. Kata kunci: pangan fungsional, tepung komposit, ganyong, kara pedang
xiii
CHARACTERIZATION OF PHYSICAL, CHEMICAL, AND FUNCTIONAL COMPOSITE FLOUR FROM CANNA TUBER (Canna edulis) AND JACK BEAN (Canavalia ensiformis) Wandansari H0912130 SUMMARY Functional food becomes one of the modern society criterias in fulfilling food necessity. Land condition in Indonesia is considered suitable for tubers growing, and one of the tubers in which not maximally being explored yet is canna tuber (Canna edulis). Easy cultivation, high carbohydrate degree level, and its potential functional compounds are making this tuber become functional food alternatives. Nevertheless, the low canna tuber's protein makes it less proportional in fulfilling nutritional necessity of human being, so we need to combine it with high protein degree of food such as jack bean (Canavalia ensiformis). Flour is one of the half-done products that can be combined with another composition and creating food processing variation. The combination of canna tuber flour with jack bean in composite flour is aimed to increase nutritional composition while consuming them together. This research is aimed to understand more about a) characteristic of physical, chemical, and functional canna tuber and jack bean flour, b) the effect of different formulation in physical, chemical, and functional characteristic of canna tuber and jack bean composite flour, and c) the best formulation of canna tuber and jack bean composite flour based on physical, chemical, and functional characteristic. This research consists of two stages, the first stage is initial characterization that consist of the canna tuber and jack bean flour production continued by analyzing their physical, chemical, and functional characteristic. The second stage is formulating and characterizing canna tuber and jack bean composite flour with three different formulas. Formula 1 consists of 85% canna tuber flour and 15% jack bean flour. Formula 2 consists of 70% canna tuber flour and 30% jack bean flour. Whereas formula 3 consists of 55% canna tuber flour and 45% jack bean flour. The different composition of jack bean flour is affecting in canna tuber and jack bean composite flour characteristic. The result of this research reveals that the best formula composite flour is the second formula, 70% of canna tuber flour and 30% of jack bean flour. Physical characteristic of formula 2 consists of lightness value (L*) 76.255, redness value (a*) 1.715, yellowness value (b*) 14.970, water absorption index 73.889%, oil holding capacity (OHC) 0.957 g/g, water holding capacity (WHC) 2.170 g/g, swelling power 5.230 g/g. Chemical characteristic of formula 2 consists of water content 7.149%, ash content 3.309%, fat content 1.346%, protein content 10.451%, carbohydrate content 77.747%, starch content 72.780%, amylose content 30.115%, and amylopectin content 42.665%. Functional characteristic of formula 2 consists of resistant starch content 13.121%, fiber content 14.580%, antioxidants activity 25.093%, and fenol total 0.149%. Keywords: functional food, composite flour, canna tuber, jack bean xiv
