KINETIKA DEGRADASI ANTIOKSIDAN SERBUK BIT MERAH (Beta vulgaris) SELAMA PROSES PEMANASAN DAN PERUBAHAN pH DEGRADATION KINETICS OF RED BEET (Beta vulgaris) POWDER DURING THERMAL PROCESSING AND CHANGES OF pH SKRIPSI Diajukan untuk memenuhi sebagian dari syarat-syarat guna memperoleh gelar Sarjana Teknologi Pangan
Oleh : MONICA ARIYANI SANTOSO 10.70.0102
PROGRAM STUDI TEKNOLOGI PANGAN FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN UNIVERSITAS KATOLIK SOEGIJAPRANATA SEMARANG
2014 1
KINETIKA DEGRADASI ANTIOKSIDAN SERBUK BIT MERAH (Beta vulgaris) SELAMA PROSES PEMANASAN DAN PERUBAHAN pH DEGRADATION KINETICS OF RED BEET (Beta vulgaris) POWDER DURING THERMAL PROCESSING AND CHANGES OF pH Oleh: MONICA ARIYANI SANTOSO NIM : 10.70.0102 Program Studi : Teknologi Pangan
Skripsi ini telah disetujui dan dipertahankan di hadapan sidang penguji pada tanggal: 27 Juni 2014
Semarang, 27 Juni 2014
Fakultas Teknologi Pertanian Universitas Katolik Soegijapranata
Pembimbing I,
Dekan,
Dr. V. Kristina Ananingsih, S.T., M.Sc.
Dr. V. Kristina Ananingsih, S.T. M.Sc.
Pembimbing II,
Dr. A. Rika Pratiwi, M. Si.
2
RINGKASAN Buah bit ( Beta vulgaris ) merupakan tanaman berbentuk umbi yang memiliki warna merah keunguan. Bit merah sering digunakan sebagai pewarna alami dalam pengolahan produk pangan dan mengandung antioksidan. Kandungan antioksidan pada bit disebut dengan betalain, yang diklasifikasikan menjadi betasianin yang merupakan pigmen berwarna merah keunguan dan betaxhantin yang merupakan pigmen berwarna kuning orange. Antioksidan merupakan senyawa yang dapat menunda atau mencegah terjadinya reaksi oksidasi radikal bebas seperti ketengikan dan perubahan warna tetapi sangat mudah mengalami degradasi. Radikal bebas merupakan molekul yang sangat reaktif karena memiliki elektron tidak berpasangan pada orbital luarnya sehingga dapat bereaksi dengan molekul sel tubuh sehingga dapat menyebabkan penyakit.Degradasi aktivitas antioksidan ditentukan dengan menghitung energi aktivasi. Energi aktivasi adalah energi minimum yang dibutuhkan untuk melakukan suatu reaksi. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui pengaruh pH, suhu dan lamanya pemanasan terhadap degradasi antioksidan serbuk bit merah serta untuk menentukan kinetika degradasi dengan menghitung nilai energi aktivasi berdasarkan pada penurunan aktivitas antioksidan dengan model Arrhenius. Pembuatan serbuk bit merah dilakukan dengan pengeringan menggunakan cabinet dryer. Metode penelitian dilakukan dengan 3 tingkat pH yaitu 6, 7 dan 8. Dengan suhu yang digunakan 400C, 600C, 800C dan 900C serta 5 tingkat pemanasan pada waterbath yaitu 0,5,10,15,20 menit. Analisa yang dilakukan dalam penelitian ini adalah analisa aktivitas antioksidan dalam serbuk bit merah menggunakan metode DPPH. Hasil yang diperoleh dihitung menggunakan persamaan Arrhenius. Hasil penelitian menunjukan penurunan antioksidan paling rendah pada pH 6 suhu 400C menit ke-0 yaitu sebesar 25,40% dan paling tinggi ditunjukan pada pH 8 suhu 900C menit ke-20 yaitu sebesar 49,76%. Perhitungan Ea menunjukan nilai paling tinggi adalah pH 6 pada menit ke-0 yaitu sebesar 7303,85J/mol. Sedangkan nilai Ea paling rendah adalah pada pH 8 menit ke-20 yaitu sebesar 4230,16 J/mol. Kata kunci : Serbuk bit merah, antioksidan, suhu, pH, lama pemanasan, energy aktivasi, kinetika degradasi.
3
SUMMARY Beet (Beta vulgaris) is a plant that has a bulb-shaped purplish-red color. Red beets are often used as a natural dye in the processing of food products and contains antioxidants. Antioxidant content in beets called betalain, which are classified into betacyanin which is purplish red pigment and betaxhantin which is the yellow orange pigment. Antioxidants are compounds that can delay or prevent the oxidation of free radicals such as rancidity and discoloration but are very susceptible to degradation. Free radicals are highly reactive molecules because it has unpaired electrons in the outer orbitals of the molecule so that it can react with the cells of the body that can cause desease. Degradasi antioxidant activity was determined by calculating the activation energy. The activation energy is the minimum energy required to perform a reaction. The purpose of this study was to determine the effect of pH, temperature and duration of heating on antioxidant degradation of red beet powder and to determine the kinetics of degradation by calculating the value of the activation energy based on the decrease in antioxidant activity Arrhenius model. Preparation of red beet powder made by drying using a cabinet dryer. Methods of research conducted with 3 levels, ie pH 6, 7 and 8. With temperature, which is 400C, 600C, 800C and 900C and at a heating rate of 5 waterbath ie 0,5,10,15,20 minutes. The analysis performed in this study is the analysis of antioxidant activity in red beet powder using DPPH method. The results were calculated using the Arrhenius equation. The results showed a decrease in antioxidant lowest temperature of 400C at pH 6 minute 0 is equal to 25.40% and the highest temperature indicated at pH 8, 900C 20th minute is equal to 49.76%. Ea calculation showed the highest value is pH 6 at minute 0 is equal to 7303.85 J / mol. While most low Ea value was at pH 8 the 20th minute in the amount of 4230.16 J / mol. Keywords: red beet powder, antioxidants, temperature, pH, duration of heating, the activation energy, the degradation kinetics.
4
KATA PENGANTAR Puji syukur kepada Tuhan Yang Maha Esa yang atas berkat dan Rahmat-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan penulisan skripsi dengan judul "KINETIKA DEGRADASI ANTIOKSIDAN
SERBUK
BIT
MERAH
(Beta
vulgaris)
SELAMA
PROSES
PEMANASAN DAN PERUBAHAN pH”. Penelitian ini merupakan penelitian payung yang berjudul “OPTIMASI PRODUKSI SERBUK PEWARNA ALAMI BIT MERAH DENGAN METODE PENGERINGAN DAN MIKROENKAPSULASI SERTA APLIKASINYA UNTUK PRODUK BAKERI NON TERIGU”
dengan ketua peneliti: Dr.V. Kristina
Ananingsih, ST., MSc. dan anggota: Dr. Albertus Rika Pratiwi, M.Si.Penelitian Hibah bersaing ini didanai oleh Direktorat Jendral Pendidikan Tinggi dengan No. SK: 052/K6/KL/SP/PENELITIAN/2014. Skripsi ini disusun sebagai salah satu syarat penulis untuk memenuhi kelengkapan akademis guna memperoleh gelar Sarjana Teknologi Pangan.
Penulis juga menyadari bahwa laporan kerja praktek ini dapat terselesaikan berkat usaha, bimbingan, serta dorongan dari berbagai pihak. Oleh karena itu, dalam kesempatan ini penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada :
1. Dr. V. Kristina Ananingsih, S.T., M.Sc. sebagai Dekan dan selaku pembimbing I Teknologi Pangan Fakultas Teknologi Pertanian Universitas Soegijapranata Semarang. 2. Dr. A. Rika Pratiwi, M. Si. selaku pembimbing II yang telah bersedia meluangkan waktu untuk membimbing, memberikan saran, dan dukungan dari awal Penulis melakukan penelitian hingga akhir penulisan skripsi ini. 3. Mas Soleh, Mas Pri dan Mas Lilik yang telah membantu, serta memberikan arahan dan bimbingan kepada Penulis dalam pelaksanaan penelitian di laboratorium. 4. Staf TU FTP yang telah memberikan kemudahan dan kelancaran administrasi dalam terselesaikannya laporan ini. 5. Papa, Mama serta Ivan yang selalu memberikan dukungan baik dalam bentuk doa serta semangat selama penelitian serta pembuatan skripsi ini. 6. Ellena W, Febe Evelyn dan Sandra Yashinta sebagai teman seperjuangan yang telah banyak membantu dan berbagi suka dan duka selama melaksanakan penelituan skripsi. 7. Serta semua pihak yang tidak dapat disebutkan satu demi satu yang telah ikut memberikan semangan dan bantuan sehingga laporan ini dapat diselesaikan dengan baik.
5
Penulis berharap agar skripsi ini dapat diterima dan bermanfaat bagi siapa saja guna menambah wawasan serta tambahan ilmu pengetahuan khususnya bagi mahasiswa Fakultas Teknologi Pertanian Universitas Katolik Soegijapranata Semarang. Penulis menyadari sepenuhnya bahwa skripsi ini masih belum sempurna. Oleh karena itu, penulis mengharapkan saran dan kritik yang bersifat membangun dari para pembaca untuk menyempurnakan skripsi ini. Akhir kata, penulis berharap agar skripsi ini berguna dalam menambah pengetahuan bagi semua pihak yang membacanya. Terima Kasih.
Semarang, Juni 2014 Penulis
Monica Ariyani Santoso
6
DAFTAR ISI Halaman HALAMAN PENGESAHAN ................................................................................................. ii RINGKASAN .......................................................................................................................... iii SUMMARY ............................................................................................................................... iv KATA PENGANTAR ............................................................................................................. v DAFTAR ISI.......................................................................................................................... vii DAFTAR TABEL .................................................................................................................... ix DAFTAR GAMBAR ............................................................................................................... x DAFTAR LAMPIRAN ............................................................................................................ xi 1. PENDAHULUAN ............................................................................................................. 1 1.1. Latar Belakang ............................................................................................................ 1 1.2. Tinjauan Pustaka ......................................................................................................... 2 1.2.1.Bit Merah ............................................................................................................ 2 1.2.2.Antioksidan ......................................................................................................... 4 1.2.3.Pengeringan......................................................................................................... 6 1.2.4.Kinetika Degradasi Antioksidan ......................................................................... 7 1.3. Tujuan Penelitian ........................................................................................................ 7 2. MATERI METODE........................................................................................................... 8 2.1. Pelaksanaan Penelitian................................................................................................ 8 2.2. Rancangan Penelitian ................................................................................................. 8 2.3. Materi .......................................................................................................................... 9 2.3.1.Bahan .................................................................................................................. 9 2.3.2.Alat...................................................................................................................... 9 2.4. Metode ........................................................................................................................ 9 2.4.1.Pembuatan Serbuk Bit Merah ............................................................................ 9 2.4.2.Pengeringan Bit Merah dengan Cabinet dryer .................................................10 2.4.3.Penentuan Aktivitas Antioksidan .....................................................................10 2.4.4.Penentuan Nilai Ea............................................................................................11 2.4.5.Analisa Data ......................................................................................................11 3. HASIL PENELITIAN .....................................................................................................12 3.1. Aktivitas Antioksidan ...............................................................................................13 3.2. Grafik Penurunan Aktivitas Antioksidan..................................................................14 3.2.1.Grafik Penurunan Aktivitas Antioksidan pada pH 6 .......................................15 3.2.2.Model Persamaan Linear dan Logistik pada pH 6 ...........................................15 3.2.3.Grafik Penurunan Aktivitas Antioksidan pada pH 7 .......................................16 3.2.4.Model Persamaan Linear dan Logistik pada pH 7 ...........................................17 3.2.5.Grafik Penurunan Aktivitas Antioksidan pada pH 8 .......................................18 3.2.6.Model Persamaan Linear dan Logistik pada pH 8 ...........................................19
7
3.3. Perhitungan Nilai k dan ln k .....................................................................................20 3.3.1.Hasil Perhitungan Nilai k dan ln k pada pH 6 ..................................................21 3.3.2.Hasil Perhitungan Nilai k dan ln k pada pH 7 ..................................................23 3.3.3.Hasil Perhitungan Nilai k dan ln k pada pH 8 ..................................................25 3.4. Energi Aktivasi .........................................................................................................26 3.4.1.Hasil Perhitungan Energi Aktivasi pH 6 ...........................................................26 3.4.2.Hasil Perhitungan Energi Aktivasi pH 7 ...........................................................26 3.4.3.Hasil Perhitungan Energi Aktivasi pH 8 ...........................................................27 4. PEMBAHASAN ..............................................................................................................28 4.1. Aktivitas Antioksidan Bit Merah ..............................................................................28 4.2. Kinetika Degradasi Antioksidan Bit Merah .............................................................31 5. KESIMPULAN DAN SARAN........................................................................................35 5.1. Kesimpulan ...............................................................................................................35 5.2. Saran .........................................................................................................................35 6. DAFTAR PUSTAKA ......................................................................................................36
7. LAMPIRAN.....................................................................................................................40
8
DAFTAR TABEL Halaman Tabel 1. Kandungan Nutrisi dalam 100 gram Umbi Bit ...................................................... 3 Tabel 2. Penurunan Aktivitas Antioksidan pada Serbuk Bit Merah dengan Variasi pH, Suhu, dan Lama Pemanasan ......................................................................................................... 14 Tabel 3. Model Persamaan Linear pada pH 6 ................................................................... 16 Tabel 4. Model Persamaan Logistik pada pH 6 ................................................................... 16 Tabel 5. Model Persamaan Linear pada pH 7 ...................................................................... 18 Tabel 6. Model Persamaan Logistik pada pH 7 ................................................................... 18 Tabel 7. Model Persamaan Linear pada pH 8 ...................................................................... 20 Tabel 8. Model Persamaan Logistik pada pH 8 ................................................................... 20 Tabel 9. Nilai k dan ln k berdasarkan Aktivitas Antioksidan pada pH 6............................. 21 Tabel 10. Nilai k dan ln k berdasarkan Aktivitas Antioksidan pada pH 7........................... 23 Tabel 11. Nilai k dan ln k berdasarkan Aktivitas Antioksidan pada pH 8........................... 25 Tabel 12. Hasil Perhitungan Energi Aktivasi pada pH 6 ..................................................... 27 Tabel 13. Hasil Perhitungan Energi Aktivasi pada pH 7 ..................................................... 27 Tabel 14. Hasil Perhitungan Energi Aktivasi pada pH 8 ..................................................... 28
9
DAFTAR GAMBAR
Halaman Gambar 1. Rancangan Penelitian ......................................................................................... 8 Gambar 2. Proses pembuatan serbuk bit merah ................................................................... 9 Gambar 3. Serbuk bit merah ................................................................................................ 10 Gambar 4. Penurunan aktivitas antioksidan serbuk bit merah pH 6 pada (a) suhu 400C, (b) suhu 600C, (c) suhu 800C, (d) suhu 900C .............................................................. 15 Gambar 5. Penurunan aktivitas antioksidan serbuk bit merah pH 7 pada (a) suhu 400C, (b) suhu 600C, (c) suhu 800C, (d) suhu 900C ........................................................... 17 Gambar 6. Penurunan aktivitas antioksidan serbuk bit merah pH 8 pada (a) suhu 400C, (b) suhu 600C, (c) suhu 800C, (d) suhu 900C ........................................................... 19 Gambar 7. Hubungan antara ln k terhadap suhu pada waktu (a) 0 menit, (b) 5 menit, (c) 10 menit, (d) 15 menit, (e) 20 menit ............................................................................................................ 22 Gambar 8. Hubungan antara ln k terhadap suhu pada waktu (a) 0 menit, (b) 5 menit, (c) 10 menit, (d) 15 menit, (e) 20 menit ....................................................................... 24 Gambar 9. Hubungan antara ln k terhadap suhu pada waktu (a) 0 menit, (b) 5 menit, (c) 10 menit, (d) 15 menit, (e) 20 menit ....................................................................... 26
10
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman Lampiran 1. Hasil Perhitungan Aktivitas Antioksidan Bit Merah ....................................... 40
11
