Prosiding Seminar Agroindustri dan Lokakarya Nasional FKPT-TPI Program Studi TIP-UTM, 2-3 September 2015
Karakteristik Fungsional Tepung Sukun Hasil Modifikasi Annealing Widya Dwi Rukmi Putri1*, Elok Zubaidah2 1)
Dosen Pengajar Jurusan Teknologi Hasil Pertanian, FTP Universitas Brawijaya Malang Jl. Veteran, Malang 65145 * Email:
[email protected]
ABSTRAK Sukun (Artocarpus communis)merupakan salah satu buah yang mudah diperoleh di Indonesia. Sukun memiliki kandungan gizi yang cukup tinggi dibandingkan dengan sumber karbohidrat lain, sehingga sangat berpotensi untuk pangan alternatif sumber karbohidrat selain beras. Mudah busuknya sukun setelah dipetik, menjadi salah satu kendala dalam pengembangan produk. Untuk memperpanjang umur simpan, sukun perlu diubah menjadi produk tepung. Tepung sukun juga memiliki kekurangan sifat fisik-kimia tepungnya, kekurangan sifat fisik-kimia ini dapat ditanggulangi dengan cara dimodifikasi. Salah satu modifikasi pati yang dapat diterapkan adalah modifikasi fisik Annealing. Mekanisme metode annealing adalah air berpenetrasi masuk ke dalam granula pati akibat pengaruh kenaikan suhu. Air tersebutakan berikatan dengan gugus amorf pada pati sehingga mampu merubah sifat fisiko-kimia pati dari tepung sukun. Penelitian ini disusun dengan menggunakan metode Rancangan Acak Kelompok (RAK) dengan menggunakan 2 faktor, yaitu lama annealing yang terdiri dari 6 jam, 12 jam dan 18 jam, serta suhu annealing yang terdiri dari 27°C dan 40°C. Hasil penelitian menunjukkan bahwa lama annealing memberikan pengaruh nyata terhadap nilai viskositas holding. Selain itu, suhu annealing memberikan pengaruh nyata terhadap nilai kelarutan dan viskositas dingin. Interaksi antara lama dan suhu annealing berpengaruh nyata terhadap nilai pH, viskositas panas dan serat kasar. Kombinasi perlakuan terbaik pada 18 jam suhu 40 oC dengan karakteristik kadar air 9,12%, pH 4,40, kadar pati 55,09%, kadar amilosa 29,18%, swelling power 10,34%, kelarutan 20,90%, viskositas panas 14,33 Cps. Kata kunci : modifikasi fisik, sifat fungsional, tepung sukun, perendaman
ABSTRACT Annealing method is one of physical modifications. It is physical treatment on starch granule in excess of water (>65% w/w) at under gelatinization temperature in certain times. The aim of annealing process is to modify breadfruit starch characteristic which is unstable in high temperature, mechanical and acid process. This modification was using chips to limit the penetration of water and maintain the functional components. This study used Randomized Block Design (RBD)with two factors. First factors was annealingtemperatureand the second factors wasannealing time. Data were analyzed using ANOVA, then continued with further test BNT and DMRT in 5% if there was noticeable difference. The result of best treatmentwasannealing on temperature and time of 40oC and 18 hours with water ccontent 9,12%, fiber content 9,79%, starch content 55,09%, amylose content 29,18 %, swelling power 10,34%, solubility 20,90%, hot viscosity 14,33 cps, holding viscosity 14 Cps and cold viscosity 40 Cps. Key words: Physical modification, functional properties, Soaking, Breadfruit
PENDAHULUAN Indonesia merupakan negara penghasil sukun nomor empat terbesar di dunia sejak tahun 1968. Sukun (Ipomoea batatas) merupakan bahan pangan sumber karbohidrat yang memiliki kandungan nutrisi seperti flavonoid, beta karoten, vitamin A, vitamin C, mineral, serat, karbohidrat kompleks, antioksidan, dan rendah kalori (Vanessa, 2014). Sukun (Ipomoea batatas L.) varietas Ayamurasaki memiliki kandungan nutrisi lebih baik dibanding sukun putih dan kuning. Kandungan senyawa alami flavonoid yang terkandung merupakan keunggulan dari sukun. Flavonoid selain
ISBN: 978-602-7998-92-6
A-178
Prosiding Seminar Agroindustri dan Lokakarya Nasional FKPT-TPI Program Studi TIP-UTM, 2-3 September 2015 memiliki kestabilan di dalam larutan netral dan termostabilitas yang tinggi juga memiliki peranan sebagai antioksidan (Fatmawati, 2012). Selain keunggulan senyawaflavonoid sebagai antioksidan yang terkandung, sukun memiliki kandungan pati cukup besar yaitu 8-29% (Kautsary et al., 2014). Pemanfaatan sukun lebih luas dapat diupayakan dengan mengolah sukun menjadi tepung atau pati dapat meningkatkan nilai fungsional. Pengolahan sukun menjadi tepung atau pati dirasa sangat menguntungkan karena mampu memperpanjang umur simpan dan dapat diaplikasikan sebagai bahan baku produk olahan pangan. Akan tetapi, karakteristik pati yang dihasilkan menghasilkan gel yang tidak seragam, tidak tahan terhadap panas, tidak tahan kondisi asam, serta tidak tahan proses mekanis, maka diperlukan modifikasi terhadap karakteristik pati dari tepung sukun agar menjadi lebih baik (Neelam et al., 2012). Metode modifikasi pati bermacam-macam, diantaranya modifikasi fisik, kimia, dan enzimatis. Modifikasi fisik dirasa paling aman karena tidak meninggalkan residu bahan kimia. Modifikasi fisik adalah pemberian perlakuan terhadap pati tanpa merusak granula pati itu sendiri, salah satunya adalah hydrothermal annealing (Prasetya et al., 2015). Modifikasi pati hidrotermal annealing merupakan perlakuan fisik terhadap granula pati, dengan air berlebih (>65% w/w) atau air sedang (40-55% w/w) pada suhu dibawah suhu gelatinisasi pada waktu yang telah ditentukan (Arauna, 2013). Penggunaan chip pada modifikasi annealing dilakukan untuk mempertahankan senyawa flavonoid, serta dianggap lebih sederhana dan mudah diaplikasikan pada industri pangan. Keunggulan dari pati termodifikasi annealing yang dihasilkan yaitu mampu menurunkan solsukunlitas, meningkatkan suhu gelatinisasi, serta dapat mempertahankan sifat fungsional terkait dengan senyawa flavonoid, sehingga karakteristik fisik dan kimia pati sukun menjadi lebih optimal dan dapat digunakan sebagai bahan baku untuk bermacam-macam produk olahan pangan. Oleh karena itu, dilakukan penelitian dengan kajian suhu annealing dan lama perendaman chip untuk mengetahui pengaruh modifikasi fisik terbaik. METODE Bahan Bahan-bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah sukun dengan umur panen 4,5 bulan dengan warna buah kehijauan dan ukuran diameter buah 17-22 cm yang diperoleh dari petani Sukun. Penelitian ini menggunakan bahan kimia pure analysis (pa) untuk analisa karakteristik kimiawi kadar pati dan amilosa. Tahapan Penelitian Penelitian yang dilakukan meliputi dua tahap yaitu: penelitian pendahuluan dan penelitian lanjutan. Penelitian pendahuluan bertujuan untuk melakukan identifikasi sukun, pembuatan tepung sukun dan penentuan suhu inkubasi dan lama waktu inkubasi, sedangkan penelitian lanjutan bertujuan untuk pelaksanaan modifikasi kimia tepung sukun. Metode yang digunakan dalam penelitian ini adalah percobaan laboratorium dengan menggunakan Rancangan Acak Kelompok (RAK) yang melibatkan 2 faktor perlakuan dengan 3 ulangan. Faktor pertama adalah perlakuan perbedaan suhu inkubasi (27°C dan 40°C), dan faktor kedua adalah perlakuan perbedaan lama perendaman chip ( 6 jam, 12 jam dan 18 jam). Analisa tepung sukun termodifikasi meliputi analisa nilai pH metode pH meter, kadar air metode oven kering, kadar pati metode hidrolisis asam, kadar amilosa metode iodometri, total flavonoid metode spektrofotometri, karakteristik swelling power dan solsukunlitas, viskositas panas, viskositas holding dan viskositas dingin. HASIL DAN PEMBAHASAN Kadar Air Kadar air dari tepung sukun termodifikasi annealing berkisar antara 8,86% - 10,82%. Grafik rerata kadar air tepung sukun modifikasi annealing pada berbagai kombinasi perlakuan suhu dan lama perendaman chips dapat dilihat pada Gambar 1.
ISBN: 978-602-7998-92-6
A-179
Kadar Air (%)
Prosiding Seminar Agroindustri dan Lokakarya Nasional FKPT-TPI Program Studi TIP-UTM, 2-3 September 2015
12 10 8 6 4 2 0
27 40 6
12
18
Lama Perendaman (Jam)
Gambar 1. Grafik Pengaruh Lama Perendaman dan Suhu Perendamanterhadap Nilai Kadar Air TepungSukun Modifikasi Annealing Gambar 1 menunjukkan adanya kecenderungan nilai kadar air untuk mengalami kenaikan seiring perubahan waktu perendaman di kedua level suhu, namun ada juga yang mengalami kecenderungan untuk mengalami penurunan akibat pengaruh suhu dan lama perendaman chips.Rerata kadar air terendah didapatkan pada perlakuan Suhu 27 C dan lama perendaman 6 jam (8,78%). Rerata kadar air tertinggi, didapatkan pada perlakuan 27 C dan lama perendaman 18 jam (10,82%). Perlakuan annealing pada suhu 27 C tidak berbeda secara signifikan bila dibandingkan dengan perlakuan annealing pada suhu 40 C. Pada suhu 27 C, memungkinkan adanya mikroorganisme alami pada media annealing chips sukun untuk tumbuh secara optimal. Adanya pati yang tersuspensi dalam media annealing mendukung mikroorganisme alami dapat tumbuh secara optimal pada media annealing dan menghasilkan kondisi yang asam. Asam yang dihasilkan diduga mempengaruhi struktur granula pati yang mengarah terhadap kerusakan dan mengakibatkan air berpenetrasi masuk kedalam granula. Berbeda dengan suhu 27 C, pada suhu 40 C terbukanya granula pati tidak disebabkan oleh kondisi asam yang dihasilkan oleh mikroba, namun disebabkan oleh pengaruh suhu. Peningkatan suhu mengakibatkan ikatan antar molekul pati semakin lemah, sehingga memudahkan air untuk berpenetrasi masuk kedalam granula pati. Penurunan kadar air pada lama perendaman 18 jam pada suhu 40 C diduga terjadi karena granula tidak mampu lagi menampung air. Adanya pengaruh suhu yang tinggi (40 C) mengakibatkan granula terbuka lebih besar dibandingkan dengan perlakuan suhu 27 C, sehingga penetrasi air yang masuk kedalam granula semakin besar. Granula pati yang terbuka memungkinkan adanya penguapan air yang lebih besar saat dilakukan pengeringan, sehingga kadar air tepung yang dihasilkan lebih kecil. Pernyataan ini didukung oleh pendapat Rosdanelli (2005) mengemukakan bahwa bila ikatan molekul-molekul air yang terdiri dari unsur-unsur dasar oksigen dan hidrogen dipecahkan, maka molekul tersebut akan keluar dari bahan. Akibatnya bahan tersebut akan kehilangan air yang dikandungnya. Selain itu Haryadi (1994) juga berpendapat bahwa granula pati yang membengkak akan memiliki rongga yang lebih besar mengakibatkan penguapan air yang terjadi selama pengeringan semakin besar. Kadar Pati Pati merupakan kandungan utama yang terdapat pada produk tepung. Pati tersusun dari dua macam karbohidrat, amilosa dan amilopektin. Amilosa merupakan fraksi terlarut sedangkan amilopektin merupakan fraksi tidak terlarut. Rerata kadar pati tepung sukun modifikasi annealing berada pada nilai 50,97% - 55,09%. Jarak dari rerata kadar pati yang dihasilkan jauh berbeda dengan rerata kadar pati hasil penelitian (Agustin, 2003) pada tepung sukun modifikasi HMT, yaitu senilai 50,96% - 55,09%. Grafik rerata kadar pati tepung sukun modifikasi annealing pada berbagai kombinasi perlakuan suhu dan lama perendaman chipsdapat dilihat pada Gambar 2.
ISBN: 978-602-7998-92-6
A-180
Prosiding Seminar Agroindustri dan Lokakarya Nasional FKPT-TPI Program Studi TIP-UTM, 2-3 September 2015
Kadar Pati (%)
56 54 52
27
50
40
48 6
12
18
Lama Perendaman (Jam)
Gambar 2. Grafik Pengaruh Lama Perendaman dan Suhu Perendaman terhadap Kadar Pati Tepung SukunModifikasi Annealing Perlakuan annealing pada suhu 27oC dan suhu 40 oC selama 6 jam, 12 jam dan 18 jam memiliki perbedaan yang tidak signifikan. Suhu dan waktu perendaman tidak berpengaruh nyata terhadap nilai kadar pati diduga disebabkan oleh granula pati yang hanya mengalami pembengkakan, namun tidak mengalami pecah granula. Diduga pada suhu 27 oC dan 40 oC penetrasi air pada granula pati tidak terlalu besar. Penetrasi yang tidak terlalu besar, disebabkan oleh efek perendaman yang menggunakan suhu dibawah suhu gelatinisasi. Menurut Rincon et al (2004) menyatakan bahwa suhu gelatinisasi dari sukun adalah 73,3 oC.
Kadar Amilosa (%)
Kadar Amilosa Kadar amilosa pada tepung sukun termodifikasi annealing berada pada nilai 22,92% 29,19%. Grafik rerata kadar amilosa tepung sukun modifikasi annealing pada berbagai kombinasi perlakuan suhu dan lama perendaman chips dapat dilihat pada Gambar 3. Suhu dan waktu perendaman yang tidak berpengaruh nyata terhadap kadar amilosa diduga disebabkan oleh perubahan sifat fungsional dari pati akibat modifikasi annealing. Modifikasi annealing chips sukun mengakibatkan pati memiliki ketahanan terhadap hidrolisis, dan mengakibatkan pati semakin sulit untuk dirombak menjadi bentuk yang lebih sederhana. Perubahan sifat fungsional pati yang diakibatkan modifikasi annealing chips sukun, menyebabkan perubahan nilai pati yang tidak signifikan, sehingga nilai amilosa yang dihasilkan juga tidak jauh berbeda. 40 30 20
27
10
40
0 6
12
18
Lama Perendaman (Jam)
Gambar 3. Grafik Pengaruh Lama Perendaman dan Suhu Perendaman terhadap Kadar Amilosa Tepung Sukun ModifikasiAnnealing Swelling Power Nilai swelling power pada tepung sukun modifikasi annealing berada pada kisaran 8,81 (g/g) – 10,69 (g/g). Grafik rerata nilai swelling power tepung sukun modifikasi annealing pada berbagai kombinasi perlakuan suhu dan lama perendaman chips dapat dilihat pada Gambar 4.
ISBN: 978-602-7998-92-6
A-181
Nilai Swelling Power (%)
Prosiding Seminar Agroindustri dan Lokakarya Nasional FKPT-TPI Program Studi TIP-UTM, 2-3 September 2015
10
5
27 40
0 6
12
18
Lama Perendaman (Jam)
Gambar 4. Grafik Pengaruh Lama Perendaman dan Suhu Perendaman terhadap Nilai Swelling Power Tepung Sukun ModifikasiAnnealing Suhu dan waktu perendaman yang tidak berpengaruh nyata terhadap nilai swelling power diduga disebabkan oleh fraksi amilosa yang memiliki bobot molekul rendah. Fraksi amilosa yang memiliki bobot molekul rendah dipengaruhi oleh panjang polimer dan sumber patinya. Hal ini mengakibatkan tidak terjadinya kemampuan pati untuk mengembang lebih besar. Kong dkk (2009) menyatakan bahwa swelling power pati tergantung komponen amilosanya. Kecenderungan nilai swelling power lebih rendah pada suhu 27 C di lama perendaman 12 jam, diduga disebabkan oleh adanya perenggangan antar ikatan molekul penyusun pati dan pembukaan granula penyusun pati. Pengeringan yang diberlakukan terhadap chips setelah proses annealing, diduga akan mengakibatkan terjadinya retrogradasi. Air yang masuk kedalam granula akan keluar akibat pengaruh suhu proses pengeringan. Air yang keluar dari dalam granula mengakibatkan ikatan antar amilosa yang semula renggang kembali merapat dan mengakibatkan swelling power mengalami penurunan.. Solubility Nilai Solubility atau kelarutan pada tepung Sukun adalah sebesar 16,97% - 27,08%. Perlakuan suhu dan lama perendaman chips sukun memberikan pengaruh yang nyata terhadap nilai kelarutan, namun Interaksi kedua perlakuan tidak memberikan pengaruh nyata. Suhu annealing yang berada pada nilai 40 C diduga dapat memutus ikatan hidrogen antara molekul amilosa dan amilopektin, sehingga terjadi reorganisasi antar ikatan. Tabel 1. Rerata Nilai Kelarutan Tepung Sukun Akibat Pengaruh Lama Perendaman Chips Waktu (Jam) Kelarutan(g.g) Notasi BNT% 6 20,74 a 12 21,20 ab 3,17 18 23,99 b Keterangan : 1. Setiap data merupakan rerata dari 3 ulangan 2. Angka yang didampingi huruf yang sama menunjukkan tidak berbeda nyata (p<0,05)
Tabel 1 menunjukkan adanya kecenderungan kenaikan nilai kelarutan disetiap perubahan lama waktu perendaman. Lama perendaman diduga mengakibatkan merenggangnya struktur pati akibat adanya interaksi air dan panas. Panas akan melemahkan ikatan hidrogen, sehingga struktur pati akan lebih menyerap air dan mengalami pembengkakan (Swelling), dan tenggang waktu yang lama memberikan kesempatan pada air untuk berpenetrasi kedalam granula. Tabel 2. Rerata Nilai Kelarutan Tepung Sukun Akibat Interaksi Pengaruh Suhu Perendaman Chips Kelarutan (g.g) Notasi BNT% Suhu ( C) 37,39 a 27 C 28,55 b 3,17 40 C Keterangan : 1. Setiap data merupakan rerata dari 3 ulangan 2. Angka yang didampingi huruf yang sama menunjukkan tidak berbeda nyata (p<0,05)
ISBN: 978-602-7998-92-6
A-182
Prosiding Seminar Agroindustri dan Lokakarya Nasional FKPT-TPI Program Studi TIP-UTM, 2-3 September 2015 Pada suhu 27 C, memungkinkan adanya mikroorganisme alami yang diduga tumbuh pada media annealing chips. Pati yang tersuspensi dalam media annealing mendukung mikroorganisme alami dapat tumbuh secara optimal pada media annealing dan menghasilkan suasana asam. Asam yang dihasilkan diduga mempengaruhi struktur granula pati yang mengarah terhadap kerusakan dan mengakibatkan air berpenetrasi masuk ke dalam granula. Viskositas Rerata nilai viskositas panas adalah sebesar 12,67 Cps – 19,00 Cps. Perlakuan lama perendaman chips sukun modifikasi annealing berpengaruh nyata terhadap nilai viskositas panas, namun perlakuan suhu tidak memberikan pengaruh nyata terhadap nilai viskositas yang dihasilkan. Interaksi antara suhu perendaman dan lama perendaman berpengaruh nyata terhadap nilai Viskositas panas yang dihasilkan. Hasil uji lanjut nilai viskositas panas terhadap tepung sukun termodifikasi annealing dapat dilihat pada Tabel 3. Tabel 3. Rerata Nilai Viskositas Panas Akibat Interaksi Suhu Perendaman dan Lama Perendaman Suhu Waktu Viskositas Panas DMRT 5% (Jam) (Cp) ( C) 6 19,00 a 27 12 17,33 a 18 13,33 ab 2,19– 2,41 40 6 12,67 bc 12 16,67 c 18 14,33 c Keterangan : 1. Setiap data merupakan rerata dari 3 ulangan 2. Angka yang didampingi huruf yang sama menunjukkan tidak berbeda nyata (p<0,05)
Pada perlakuan suhu 27 C dengan lama perendaman 6 jam, 12 jam dan 18 jam, mengalami penurunan nilai viskositas. Penurunan nilai viskositas panas diduga disebabkan oleh pengaruh mikroorganisme mesofilik yang tumbuh pada media annealing chips sukun. Annealing yang lama menyebabkan air rendaman mencapai keadaan asam yang diakibatkan oleh aktivitas mikroorganisme alami, yang nantinya akan berpengaruh terhadap pemutusan ikatan pada pati. Hal ini didukung oleh pernyataan Fleche (1985)yang menyatakan bahwa kondisi asam pada pH yang rendah mengakibatkan pati lebih cepat terhidrolisis pada ikatan α-(1,4). Menurut Jufri dkk (2006) menyatakan bahwa amilosa berpengaruh terhadap proses pengembangan pati dan tingkat kekentalan pati. Semakin tinggi kadar amilosa maka akan mengakibatkan semakin kecilnya kemampuan pati untuk mengembang, selain itu kekuatan gel yang dihasilkan semakin rendah. Pada perlakuan suhu 40 C dengan lama perendaman 12 jam, nilai viskositas mengalami kenaikan. Hal ini diduga berkaitan dengan nilai swelling power. Semakin lama modifikasi annealing berlangsung, akan memberikan jeda waktu air untuk berpenetrasi masuk kedalam granula dan akan mempengaruhi peningkatkan nilai swelling power, sehingga akan mempengaruhi kecenderungan peningkatan terhadap nilai. SIMPULAN Kombinasi perlakuan yang menghasilkan tepung sukun termodifikasi anneling perlakuan terbaik adalah perlakuan pada suhu annealing40°C dengan lama perendaman chip 18 jam. Perlakuan terbaik dari tepung termodifikasi annealing tersebut memiliki karakteristik sebagai berikutkadar air 9,12%, pH 4,40, kadar pati 55,09%, kadar amilosa 29,18%, swelling power 10,34%, kelarutan 20,90%, viskositas panas 14,33 Cps. UCAPAN TERIMAKASIH Penulis mengucapkan terima kasih kepada Direktorat Penelitian dan Pengabdian Kepada Masyarakat Departemen Pendidikan Nasional dan Kebudayaan yang telah membiayai penelitian ini melalui Dana DIPA Universitas Brawijaya Tahun Anggaran 2015. Juga kepada Lembaga Penelitian Universitas Brawijaya yang telah membantu pengurusan administrasi pada penelitian ini.
ISBN: 978-602-7998-92-6
A-183
Prosiding Seminar Agroindustri dan Lokakarya Nasional FKPT-TPI Program Studi TIP-UTM, 2-3 September 2015 DAFTAR PUSTAKA Arauna, Y. Aulanni’am, Dyah A.O. 2013. Studi Kadar Trigliserida dan Gambaran Hispatologi Hepar Hewan Model Tikus (Rattus norvegicus) Hiperkolesterolemia yang Diterapi dengan Ekstrak Air Benalu Mangga (Dendrophthoe petandra). Pendidikan Dokter Hewan Universitas Brawijaya; Malang. Vanessa, dkk. 2014. Pemanfaatan Minuman Serbuk Instan Kayu Manis (Cinnamomum burmanii BI.) untuk Menurunkan Kadar Kolesterol Total Darah pada Tikus Putih (Rattus norvegicus). Universitas Atma Jaya. Yogyakarta Fatmawati, Wahyu Tri. 2012. PROYEK AKHIR: Pemanfaatan Tepung Sukun Dalam Pembuatan Produk Cookies (Choco Cookies, Brownies Sukun dan Fruit Pudding Brownies). Universitas Negeri Yogyakarta.Yogyakarta Kautsary, K. A., Widya, D.R.P, Endrika W. 2014. Pengaruh Suhu dan Lama Annealing terhadap Sifat FisikoKimia Tepung Ubi jalar Oranye (Ipomea batatas L.) Varietas Beta 2. Skripsi. Universitas Brawijaya. Malang Neelam, Gulia et al. 2012. Food Process Technology. http://dx.doi.org/10.4172 /2157-7110.S1.008 diakses pada tanggal 5 Januari 2015 Prasetya, M. W.A., Teti E, Nur I.P., 2015. Efek Pemberian Tepung Ubi Kelapa Ungu dan Kuning terhadap Kadar Glukosa Darah Tikus Wistar Jantan yang Diinduksi Aloksan. Skripsi. Universitas Brawijaya. Malang
ISBN: 978-602-7998-92-6
A-184
