KENDALI STABILITAS BETA KAROTEN SELAMA PROSES PRODUKSI TEPUNG UBI JALAR (Ipomoea batatas L.)
CHRISTINA MUMPUNI ERAWATI
SEKOLAH PASCASARJANA INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2006
ABSTRAK CHRISTINA MUMPUNI ERAWATI. Kendali stabilitas beta karoten selama proses produksi tepung ubi jalar (Ipomoea batatas L.). Dibimbing oleh TIEN R. MUCHTADI dan PURWIYATNO HARIYADI. Ubi jalar (Ipomoea batatas L.) terutama yang berdaging umbi warna oranye atau kuning memiliki potensi unggulan pada kandungan beta karoten (provitamin A) yang tinggi dan memiliki banyak manfaat bagi tubuh, karena selain mampu memenuhi kebutuhan vitamin A juga berfungsi sebagai antioksidan untuk melawan radikal bebas dalam tubuh. Pengolahan ubi jalar menjadi tepung adalah salah satu usaha untuk mendapatkan produk setengah jadi dari komoditas ini sehingga mampu memperbanyak aplikasi dan daya simpan komoditas ini pada masa-masa berikutnya. Namun demikian, adanya ikatan rangkap pada struktur kimia beta karoten menyebabkan bahan ini menjadi sangat sensitif terhadap reaksi oksidasi ketika terkena udara (O2), cahaya, metal, peroksida, dan panas selama proses produksi maupun aplikasinya. Kandungan beta karoten yang sudah menyusut selama proses pengolahan tepung ini akan semakin menyusut pada proses aplikasinya (misalnya untuk pembuatan roti atau mie kering). Kondisi ini terjadi jika proses pengolahan dilakukan tanpa pengendalian dan perlindungan, sehingga pada akhirnya kandungan beta karoten yang seharusnya bermanfaat tinggi menjadi hilang percuma selama itu. Penelitian ini menggunakan bahan baku berupa ubi jalar berdaging umbi warna oranye dan kuning. Penelitian dilakukan untuk mengendalikan stabilitas beta karoten selama proses produksi tepung ubi jalar hingga diperoleh retensi beta karoten tertinggi. Nilai korelasi tertinggi antara pengukuran warna menggunakan kromameter dalam sistem tristimulus Hunter dengan pengukuran kadar beta karoten tepung ubi jalar menggunakan HPLC dicapai pada nilai C dan b, masingmasing sebesar 0,86 dan 0,85. Selain itu, dengan adanya faktor-faktor perusak struktur trans beta karoten berupa oksigen dan panas maka telah ditetapkan titiktitik kendali selama proses produksi tepung ubi jalar yaitu pada tahap blanching, pengeringan dan penepungan. Tepung ubi jalar yang dihasilkan memiliki kadar trans beta karoten pada kisaran 103,94 - 207,39 μg/g. Faktor yang paling berpengaruh terhadap stabilitas beta karoten selama penyimpanan adalah adanya oksigen pada headspace kemasan. Oleh karena itu, tepung ubi jalar kaya beta karoten perlu pengemasan vakum untuk mempertahankan kadar beta karotennya. Penurunan kadar trans beta karoten pada tepung ubi jalar oranye yang dikemas secara non vakum dan tidak tembus cahaya memiliki energi aktivasi yang tergolong rendah yaitu sebesar 5,4 x 103 kal/mol. Hal-hal yang berkaitan dengan kelayakan teknis produksi tepung ubi jalar kaya beta karoten adalah lamanya bahan kontak dengan oksigen dan panas, serta ukuran partikel tepung pada tahap penepungan. Aspek teknis lain adalah pada nilai sudut curah, densitas kamba dan densitas padat tepung perlakuan masing-masing sebesar 32,53, 0,6 g/ml dan 0,73 g/ml, sementara pada tepung komersial sebesar 37,68, 0,56 g/ml dan 0,76 g/ml, masing-masing nilai pada kedua tepung tersebut tidak berbeda nyata satu sama lain, artinya karakter fisik tepung komersial dapat dicapai oleh karakter fisik tepung perlakuan
KENDALI STABILITAS BETA KAROTEN SELAMA PROSES PRODUKSI TEPUNG UBI JALAR (Ipomoea batatas L.)
CHRISTINA MUMPUNI ERAWATI
Tesis Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Magister Sains pada Program Studi Ilmu Pangan
PROGRAM PASCASARJANA INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2006
Judul Tesis Nama NRP
: Kendali Stabilitas Beta Karoten selama Proses Produksi Tepung Ubi Jalar (Ipomoea batatas L.) : Christina Mumpuni Erawati : F251034061
Disetujui, Komisi Pembimbing
Prof. Dr. Ir. Tien R. Muchtadi, MS Ketua
Dr. Ir. Purwiyatno Hariyadi, MSc. Anggota
Mengetahui, Ketua Program Studi Ilmu Pangan
Prof. Dr. Ir. Betty Sri Laksmi Jenie, MS
Tanggal lulus :
Dekan Sekolah Pascasarjana
Dr. Ir. Khairil Anwar Notodiputro, MS
PERNYATAAN MENGENAI TESIS DAN SUMBER INFORMASI
Dengan ini saya menyatakan bahwa tesis Kendali Stabilitas Beta Karoten selama Proses Produksi Tepung Ubi Jalar (Ipomoea batatas L.) adalah karya saya sendiri dan belum diajukan dalam bentuk apa pun kepada perguruan tinggi mana pun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir tesis ini
Bogor, Juni 2006 Christina Mumpuni Erawati
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Yogyakarta pada tanggal 26 Desember 1975 dari ayah Sukarjono (alm) dan ibu Ennatha Surtinah. Penulis merupakan anak keenam dari enam bersaudara. Pendidikan sarjana ditempuh di Jurusan Teknologi Industri Pertanian, Fakultas Teknologi Pertanian, Universitas Gadjah Mada, lulus pada tahun 1999. Sejak tahun 2000 hingga 2001 bekerja di PT Riau Sakti United Plantation Industry pada Quality Assurance Department yang kemudian ditempatkan di Production Planning and Inventory Control (PPIC Department) untuk divisi Nanas Kaleng. Pada tahun 2001 hingga 2004 bekerja di PT Freyabadi Indotama pada Manufacturing Department untuk Production Planning and Inventory Control coklat olahan, yang bertanggungjawab membuat dan mengkoordinasikan rencana produksi dan rencana pengiriman. Pada awal tahun 2004 mendapat kesempatan untuk melanjutkan ke program Magister pada Program Studi Ilmu Pangan, Institut Pertanian Bogor. Penulis bekerja paruh waktu di PT Mbrio Biotekindo sejak tahun 2004.
PRAKATA
Puji dan syukur penulis panjatkan ke hadirat Tuhan YME atas segala berkat dan anugerahNya sehingga karya ilmiah ini berhasil diselesaikan. Penelitian yang dilakukan pada bulan Maret 2005 hingga Maret 2006 ini berjudul Kendali Stabilitas Beta Karoten selama Proses Produksi Tepung Ubi Jalar (Ipomoea batatas L.). Pada kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih yang sebesarbesarnya kepada Prof. Dr. Ir. Tien R. Muchtadi, MS sebagai dosen pembimbing pertama yang telah memberikan bimbingan, pengarahan, nasehat dan dorongan semangat kepada penulis. Serta kepada Dr. Ir. Purwiyatno Hariyadi, MSc sebagai dosen pembimbing kedua yang telah memberikan komitmen, bimbingan dan semangat selama penelitian hingga penulisan tesis ini. Ucapan terima kasih sebesar-besarnya penulis sampaikan pula kepada Ir Budianto Wijaya, MAppSc. sebagai penguji luar komisi atas kesediaan, bimbingan dan wacananya untuk penulisan tesis ini, panitia Bogasari Nugraha 2004 yang telah memberikan bantuan dana penelitian ini, Central International Potato, Muara – Bogor dan Dr. Jusuf di Balai Penelitian Kacang-kacangan dan Umbi-umbian, Malang atas penyediaan bahan baku penelitian ini. Kepada teman-teman Ilmu Pangan 2002, 2003, 2004 dan 2005, pihakpihak di Laboratorium Seafast, ITP, Pasca panen, dan PT Mbrio Biotekindo yang tidak dapat penulis sebutkan satu per satu (mohon dimaafkan) serta mBak Mar dan Pak Ade, terima kasih atas segala bantuannya selama penelitian. Akhirnya, terima kasih kepada keluarga, suami tercinta C. Perwira Jati Wicaksana, SE atas segala doa dan kesabarannya mendukung dan membantu penulis hingga dapat menyelesaikan studi ini. Kepada ayahanda (alm) dan ibunda atas segala doa dan dukungannya. Juga kepada papah (alm), mamah mertua, kakak-kakak dan adik-adik semua atas segala doa dan dorongannya, penulis ucapkan terima kasih. Semoga karya ilmiah ini bermanfaat. Bogor, Juni 2006 Christina Mumpuni Erawati
DAFTAR ISI
Halaman DAFTAR TABEL ………………………………….….……………
vii
DAFTAR GAMBAR…………………………………..……………
viii
DAFTAR LAMPIRAN
…………………………………………..
ix
PENDAHULUAN.. …………………………………..…………....
1
Latar Belakang ………………………………………………… Tujuan Penelitian ………………………………………………. Kerangka Pemikiran ……………………………………………. Hipotesa ………………………………………………………… Manfaat Penelitian ………………………………………………
1 2 3 4 4
TINJAUAN PUSTAKA ……………………………………………
5
Ubi jalar ………………………………………………………… Tepung ubi jalar ………………………………………………… Karotenoid dan Beta Karoten …………………………………… Stabilitas Beta Karoten …………………………………………. Hubungan Absorbansi Warna dengan Konsentrasi Pigmen …….
5 9 11 15 19
METODOLOGI PENELITIAN ………………………………………
21
Tempat dan Waktu Penelitian …………………………………… Bahan dan Alat …………………………………………………… Metode Penelitian ………………………………………………… Prosedur Analisis …………………………………………………
21 21 21 25
HASIL DAN PEMBAHASAN ……………………………………… Karakterisasi Bahan …...........…………………………………… Penelitian Pendahuluan …………………………………………. Pemilihan pelarut untuk ekstraksi karotenoid ubijalar ……… Pemilihan fase gerak untuk analisis HPLC ………………… Penelitian Inti …………………………………………………… Analisa Efek O2, Cahaya dan Panas Selama Proses Produksi .... Penetapan Alat Ukur in line Produksi ………………………… Perlakuan-perlakuan untuk pengendalian stabilitas beta karoten selama proses produksi tepung ubi jalar………………………. Stabilitas Beta Karoten selama Proses Produksi ....................... Perbandingan fisik tepung perlakuan dan komersial............….
30 30 30 30 35 38 40 46 48 50 55
SIMPULAN …………………………………………………………….. DAFTAR PUSTAKA ………………………………………………….. LAMPIRAN …………………………………………………………….
57 59 65
DAFTAR TABEL
Halaman Tabel 1. Produksi dan distribusi panen ubi jalar per tahun ………………. 5 Tabel 2. Komponen nutrisi utama ubi jalar ………………. …. ……….. 8 Tabel 3. Polaritas relatif berbagai pelarut (Adnan 1997) ..........................32 Tabel 4. Hasil perhitungan luas permukaan tepung dan beta karoten........34 Tabel 5. Tabel kendali proses ………………………………..………… 41 Tabel 6. Hasil perhitungan kadar beta karoten pada tahap blanching…... 42 Tabel 7. Data pengukuran warna dari 2 alat pengering yang berbeda … 43 Tabel 8. Hasil pengamatan warna menggunakan kromameter selama proses produksi tepung ubi jalar oranye tanpa perlakuan perendaman bahan pelindung …………………………………..……... 45 Tabel 9. Kadar beta karoten dan pengukuran warna tepung perlakuan… 47 Tabel 10. Perkiraan % degradasi beta karoten selama produksi ............... 50 Tabel 11. Perkiraan % degradasi beta karoten selama produksi .......…... 51 Tabel 12. Kadar beta karoten selama penyimpanan … ………………... 52 Tabel 13. % penurunan kadar trans beta karoten selama penyimpanan .... 53 Tabel 14. Hasil pengukuran sifat fisik tepung ubi jalar …………………
53
