14
METODE Waktu dan Tempat Penelitian dilaksanakan pada bulan April sampai bulan Juli 2010. Tempat yang digunakan pada penelitian ini antara lain Laboratorium Pengolahan Pangan, Laboratorium Kimia dan Analisis Pangan dan Laboratorium Analisis Kimia Fisik, Departemen Gizi Masyarakat, Fakultas Ekologi Manusia, IPB, Laboratorium Rekayasa Pengolahan Pangan dan Laboratorium Mikrobiologi Pangan, Departemen Ilmu dan Teknologi Pangan, Fakultas Teknologi Pertanian, Laboratorium Uji Biofarmaka (LUB), Institut Pertanian Bogor. Metode Penelitian Penelitian ini merupakan bagian dari penelitian yang berjudul ”Pengaruh Pemberian FOS terhadap Kadar Hormon Glukagon-Like Peptide-1 dan Glukosa Postpandrial Pasien Diabetes Melitus Tipe 2”, yang dilakukan oleh mahasiswi S2 Fakultas Kedokteran, Universitas Indonesia. Pada penelitian tersebut, dilakukan intervensi produk serbuk minuman FOS selama 4 minggu kepada penyandang diabetes melitus tipe 2. Penelitian ini meliputi dua aspek yaitu uji pengaruh penyimpanan terhadap mutu dan keamanan, serta pendugaan umur simpan (masa kadaluwarsa) produk. Uji penyimpanan Uji penyimpanan dilakukan untuk mengetahui perubahan mutu dan kemanan produk selama 8 minggu, karena produk diberikan sebagai pemberian intervensi selama 4 minggu. Metode yang digunakan dalam uji penyimpanan adalah metode konvensional/ ESS (Extended Storage Studies), dimana sampel penelitian disimpan dalam lingkungan sebenarnya (kehidupan sehari-hari) selama selang waktu tertentu. Sampel penelitian diberikan dua perlakuan, yaitu waktu dan suhu penyimpanan. Waktu penyimpanan dilakukan selama 8 minggu dengan 5 titik uji. Perlakuan suhu tempat penyimpanan terdiri dari 2 taraf, yaitu suhu kamar dan suhu rendah. Uji terhadap pengaruh penyimpanan melipiuti mutu (organoleptik dan sifat kimiawi) serta keamanan (mikrobiologis dan tingkat toksisitas) produk. Tahapan penelitian ini disajikan dalam diagram alir pada gambar 2.
15 Sampel
Dikemas dengan metalized plastic
Suhu kamar (Tk) antara 25-30 0C
Suhu rendah (Tr) antara10-13 0C
Penyimpanan selama 8 minggu
1. Analisis setiap 2 minggu sekali (minggu ke-0, 2, 4, 6, dan 8), meliputi: a. Uji organoleptik b. Analisis kimia - Kadar air - Kadar abu Diagram alir penelitian - Gambar Derajat2keasaman (nilai pH) - Total gula c. Analisis total mikroba (Total Plate Count) 2. Pengujian toksisitas setiap 4 minggu sekali (minggu ke-0, 4, dan 8) Gambar 2 Diagram alir uji penyimpanan Berikut adalah tahapan yang dilakukan pada uji penyimpanan produk: 1. Pembuatan produk dan pengemasan Bahan utama yang digunakan adalah produk serbuk minuman berbahan baku fruktooligosakarida (FOS). Formula yang digunakan dalam produk tersebut merupakan formula terpilih pada penelitian Puspita Dewi (2010), yang berjudul formulasi produk serbuk minuman berbahan dasar fruktooligosakarida (FOS) sebagai pangan fungsional rendah kalori. Hasil formula terpilih dapat dilihat pada lampiran 2. Produk serbuk minuman kemudian dikemas menggunakan metalized plastic, dengan berat per kemasan sebesar 11 gram. Kemasan tersebut terdiri dari aluminium foil dengan 3 lapisan plastik, yaitu PET (polietilen) /VMET (vacum metalized) /LLDPE( linier low density polyetylene) dengan luas permukaan 6,2 x 9,5 x 2 cm2 per kemasannya.
16 2. Penyimpanan Setiap produk yang telah dikemas diberi kode sesuai dengan ulangan produk, perlakuan penyimpanan, titik penyimpanan, dan uji yang akan dilakukan.
Gambar 3 Produk serbuk minuman FOS Produk
dikelompokkan
sesuai
dengan
suhu
dan
waktu
penyimpanan, serta uji yang akan dilakukan. Produk kemudian disimpan dalam dua kantung (paper bag), dimana satu kantung ditempatkan dalam lemari penyimpanan biasa (suhu kamar) dengan suhu 25-30 0C, dan satu kantung lagi dalam lemari es (suhu rendah) dengan suhu 10-13 0C. Produk disimpan selama 8 minggu.
Gambar 4 Tempat penyimpanan, kulkas (sebelah kiri) dan lemari biasa (sebelah kanan) 3. Uji Organoleptik Pengujian organoleptik dilakukan oleh 15 orang panelis semi terlatih, yang terdiri dari uji hedonik (kesukaan) dan mutu hedonik. Pada uji hedonik, panelis diminta untuk memberikan tanggapan pribadi tentang kesan terhadap sifat sensoris sampel, meliputi warna, aroma, rasa, kekentalan, dan keseluruhan produk. Penilaian dilakukan menggunakan skala garis, yaitu bentuk garis lurus berarah yang diberi skala numerik dengan jarak yang sama. Skala garis terdiri dari angka 1 sampai dengan 9, dengan ketentuan 1 adalah amat sangat tidak suka, 2 adalah sangat tidak suka, 3 adalah tidak suka, 4 adalah suka, 5 adalah biasa, 6 adalah agak suka, 7 adalah suka, 8 adalah sangat suka, dan 9 adalah amat sangat suka.
17 Pada uji mutu hedonik, panelis diminta memberikan kesan terhadap warna, aroma, rasa, dan kekentalan sesuai dengan karakteristik pada minuman. Parameter warna berkisar antara amat sangat gelap hingga amat sangat cerah, aroma berkisar antara amat sangat tidak beraroma hingga amat sangat beraroma, rasa berkisar antara amat sangat tidak manis hingga amat sangat manis, kekentalan berkisar antara amat sangat encer hingga amat sangat kental. Format lembar pengisian nilai hedonik dan mutu hedonik dapat dilihat pada lampiran 1. 4. Analisis Kimia Analisis kimia dilakukan setiap 2 minggu sekali, sehingga total analisis adalah 5 kali selama penyimpanan (minggu ke-0, 2, 4, 6, dan 8). Analisis kimia meliputi penetapan kadar air dengan metode oven, kadar abu dengan metode tanur, kadar gula total dengan metode refraktometer, pengukuran pH (derajat keasaman) dengan pH meter. Pada pengukuran kadar air, sampel dimasukkan ke dalam cawan aluminium dan dikeringkan dalam oven, kemudian ditimbang berat sampel setelah kering. Analisis kadar abu dimulai dengan tahap pengarangan sampel dalam cawan porselen menggunakan pemanas, kemudian diabukan dalam tanur (suhu 5500C). Setelah pengabuan sempurna, didinginkan dalam desikator dan ditimbang. Nilai pH diukur menggunkaan alat pH meter. Sampel dilarutkan dengan 100 ml akuades dalam gelas piala, kemudian diaduk dengan stirer. Pengukuran kadar gula dilakukan dengan melarutkan satu kemasan produk yaitu sebanyak 12 gram dalam 100 ml aquades hingga homogen menggunakan stirrer (pengaduk). Setelah itu dibaca menggunakan jenis alat ABBE-3L Refractometer. 5. Uji Mikrobiologis Uji mikrobiologis yang dilakukan adalah pengujian total mikroba yang dilakukan dengan menggunakan metode hitungan cawan (Plate Count Agar). Sepuluh gram sampel ditambah dengan 90 ml akuades steril, kemudian dihancurkan dengan menggunakan stomaker selama 1 menit. Setelah itu dibuat pengenceran 10-1 sampai 10-4 dengan penambahan
larutan
pengencer
(BPW/Buffered
Peptone
Water).
Pemupukan dilakukan dari 10-1 sampai 10-5 (tergantung jenis sampel) dengan cara metode tuang dengan menggunakan PCA. Diambil 1 ml dari
18 sampel tersebut dan ditambahkan medium PCA. Agar tersebut diinkubasi pada suhu kamar selama 2 hari, kemudian dilakukan penghitungan jumlah mikroba. 6. Uji Toksikologi Metode uji yang digunakan adalah Brine Shrimp Lethality Test (BSLT) dengan larva udang (arthemia salina leach) sebagai hewan uji. Prinsip metode ini adalah mengukur tingkat toksisitas sampel dengan menghitung jumlah kematian larva udang yang diintervensi. Langkah uji ini terdiri dari penetasan telur udang dan pengujian ekstrak produk kepada larva udang. Prosedur kerja dan perhitungan uji toksisitas dapat dilihat pada lampiran 5. 7. Rancangan Percobaan Perlakuan yang diberikan adalah suhu tempat penyimpanan dan waktu penyimpanan. Rancangan percobaan yang digunakan adalah Rancangan Acak Lengkap (RAL) faktorial 2x5 dengan 2 kali ulangan. Faktor perlakuan terdiri dari T1 (suhu kamar) dan T2 (suhu rendah). Faktor waktu meliputi M1 (minggu ke-0), M2 (minggu ke-2), M3 (minggu ke-4), M4 (minggu ke-6), dan M5 (minggu ke-8). Jika dikombinasikan terdapat 10 perlakuan (2 kali ulangan) dengan 20 unit percobaan. Tabel 2 Rancangan perlakuan uji penyimpanan Suhu
Waktu (M)
Kamar (T1)
Rendah (T2)
M1 M2 M3 M4
M1T1 M2T1 M3T1 M4T1
M1T2 M2T2 M3T2 M4T2
M5
M5T1
M5T2
Model matematika: Yij = µ + αi + βj + (αβ) ij + єijn i
= perlakuan suhu tempat penyimpanan (Tk dan Tr)
j
= lama penyimpanan (0,2,4,6,dan 8 minggu)
n
= ulangan
Yij
= nilai pengamatan uji pada faktor T taraf ke-i faktor M taraf ke-j dan ulangan ke-n
µ
=rataan
umum
jenis
kemasan
penyimpanan αi
= pengaruh suhu tempat penyimpanan
terhadap
lama
19 βj
(αβ) ij
=pengaruh lama penyimpanan =pengaruh interaksi suhu penyimpanan dengan lama penyimpanan
єijn
=galat akibat pengaruh suhu penyimpanan dan lama penyimpanan
8. Analisis Data Data hasil analisis diolah secara statistika dengan uji-uji yang relevan menggunakan software. Uji statistik yang digunakan adalah General Linier Model (GLM) untuk mengetahui pengaruh waktu penyimpanan,
suhu
penyimpanan
serta
interaksi
antara
suhu
penyimpanan dengan lama penyimpanan terhadap penilaian organoleptik, mutu kimia, total mikoba, dan tingkat toksisitas
produk.
Kemudian,
dilakukan uji lanjut Duncan’s Multiple Range Test untuk mengetahui perlakuan mana yang memberikan respon yang berbeda dan sama. Pendugaan Umur Simpan Minuman serbuk FOS ditentukan umur simpannya menggunakan metode percepatan/ ASLT (Accelerate Shelf Life Test) pendekatan kadar air krits. Umur simpan hingga produk mencapai kadar air kritis dapat dihitung menggunakan persamaan Labuza (1982) sebagai berikut:
Ts adalah waktu yang diperlukan dalam kemasan untuk bergerak dari kadar air awal menuju kadar air kritis atau waktu perkiraan umur simpan (hari). Variabel yang digunakan dalam rumus tersebut terdiri dari kadar air awal produk (Mi), kadar air kritis (Mc), kadar air kesetimbangan (Me), konstanta permeabilitas uap air kemasan (k/x), luas permukaan kemasan (A), berat kering produk dalam kemasan (g), slope kurva sorpsi isothermis (b), dan tekanan uap jenuh (Po). Alat yang digunakan pada penentuan kadar air kritis dan keseimbangan adalah inkubator, humadity chamber dan aluminium foil. Humidity chamber yang digunakan berupa toples yang terbuat dari kaca dengan tutup yang dibuat kedap udara. Dalam toples ditempatkan empat buah penyangga berbentuk kubus setinggi 10 cm, yang diatasnya terdapat alas berbentuk lingkaran berdiameter 7 cm. Alas tersebut digunakan untuk menempatkan cawan terbuat dari kertas
20 aluminium foil. Pada bagian dasar diisi dengan larutan garam jenuh, sehingga dalam chamber tercipta kelembaban (RH) tertentu. Tutup Cawan berisi sampel Gelas /kaca Larutan garam
Gambar 5 Humidity chamber Kadar air awal diukur dengan metode oven biasa, dan dinyatakan dalam berat kering (% bk). Luas permukaan kemasan diukur menggunakan penggaris meliputi lebar dan panjang per kemasan produk. Data Kadar air kritis, kadar air kesetimbangan, dan slope kurva isothermis diperoleh melalui 6 tahapan analisis, antara lain: 1. Penentuan kadar air kritis Kadar air kritis adalah kadar air pada kondisi dimana produk pangan mulai tidak dapat diterima secara organoleptik (Syarief et al 1989). Penentuan kadar air kritis ini dilakukan dengan menyimpan serbuk minuman sebanyak ± 3 gram dalam cawan yang terbuat dari kertas aluminum. Kemudian ditempatkan dalam humidity chamber yang menciptakan kelemababan (RH) sangat besar. Lingkungan didalam toples dikondisikan memiliki RH sebesar 97% menggunakan larutan garam K2SO4. Larutan garam dimasukkkan kedalam toples hingga mengisi dasar toples. Humidity chamber tersebut ditempatkan dalam inkubator dengan suhu 300C. Sampel diuji mutunya secara hedonik setiap 6 jam sekali hingga tidak dapat diterima lagi, menggunakan panelis terbatas sebanyak 8 orang. Uji rating hedonik pada penentuan kadar air kritis ini terdiri dari 5 skala dari sangat tidak suka (1) sampai sangat suka (5). Setelah mencapai titk kritis, sampel diukur kadar airnya dengan metode oven. 2. Penentuan kadar air kesetimbangan Kadar air kesetimbangan ditentukan dengan mengkondisikan sampel pada beberapa larutan garam jenuh mulai dari larutan garam NaOH yang memiliki nilai RH 6,9% hingga K2SO4 dengan RH 97%. Larutan garam dibuat hingga jenuh dengan perbandingan yang berbeda
21 karena masing-masing jenis garam menghasilkan tingkat kejenuhan yang berbeda. Jenis garam yang digunakan dan nilai RH yang dihasilkan, disajikan dalam tabel 3. Tabel 3 Jenis dan RH garam jenuh yang digunakan No 1 2 3 4 5 6 7
Jenis garam NaOH KI NaCl KCl BaCl2 KNO3 K2SO4
Jumlah (g) 60 180 50 50 60 50 50
Air (ml) 100 100 100 100 100 100 100
%RH 6,9 69 75,5 84 90,3 93 97
Sampel disimpan hingga mencapai berat konstan. Berat dikatakan konstan apabila selama 3 kali penimbangan berturut-turut menghasilkan selisih < 2 mg per gram sampel untuk garam dengan RH < 90% (NaOH, KI, NaCl, KCl) dan <10 mg per gram untuk garam dengan RH > 90% (BaCl2, KNO3, K2SO4). Semakin besar perbedaan nilai aw antara bahan dan lingkungan maka akan semakin lama mencapai berat konstan. Sampel yang telah mencapai berat konstan pada RH tertentu, kemudian diukur kadar air kesetimbangan dengan metode oven biasa. Kadar air dinyatakan dalam basis kering (bk). 3. Penentuan kurva sorpsi isothermis Kurva sorpsi isothermis dibuat seteleh ditentukan kadar air kesetimbangan sampel pada masing-masing RH. Kurva sorpsi dibuat dengan cara memplotkan nilai aw atau kelembaban relatif lingkungan (RH larutan garam jenuh) pada sumbu x dengan kadar air kesetimbangan pada sumbu y. 4. Penentuan model sorpsi isothermis (Chirife&Iglesias 1978) Kurva Sorpsi juga dibuat dalam beberapa persamaan model yaitu model Hasley, Chen-Clayton, Henderson, Oswin dan Caurie. Persamaan yang dipilih dalam
menentukan model sorpsi isothermis adalah
persamaan-persamaan yang dapat diaplikasikan pada bahan pangan, mempunyai parameter kurang atau sama dengan tiga, serta dapat digunakan pada jangkauan relatif yang lebar (0-90%) sehingga dapat mewakili ketiga daerah pada kurva sorpsi isothermis. Modifikasi modelmodel sorpsi isothermis adalah sebagai berikut: 1) Persamaan Hasley
22
Persamaan diubah menjadi persamaan garis lurus dalam bentuk umum: y = ax+b Log [ ln(1/aw)] = log P(1) – log P(2) Dimana: y = Log [ ln(1/aw)]
x = log Me
a = log P(1)
b = -P(2)
2) Persamaan Chen-Clayton Persamaan diubah menjadi persamaan garis lurus dalam bentuk umum: y = ax+b Ln [ ln(1/aw) ] =ln P(1) – P(2) Me Dimana: y = ln [ ln(1/aw) ] a = ln P(1)
x = Me b = -P(2)
3) Persamaan Henderson 1 – aw = exp [ - KMen] Persamaan diubah menjadi persamaan garis lurus dalam bentuk umum: y = ax+b Log [ ln(1/(1-aw))] = log K + nlog Me Dimana: y = Log [ ln(1/(1-aw))] a = log K
x = log Me b=n
4) Persamaan Caurie Ln Me = ln P(1) – P(2)aw Dimana: y = ln Me a = ln P(1)
x = aw b = P(2)
5) Persamaan Oswin
Persamaan diubah menjadi persamaan garis lurus dalam bentuk umum: y = ax+b Ln Me = ln P(1) + P(2) ln [aw/(1-aw)] Dimana: y = ln Me a = ln P(1)
x = ln [aw/(1-aw)] b = P(2)
23 5. Uji Ketepatan Model (Isse et al 1983) Uji ketepatan model dilakukan dengan menghitung nilai Mean Relatif Determination (MRD) pada setiap persamaan. Nilai MRD digunakan untuk mengetahui model persamaan yang paling tepat atau mendekati persamaan sorpsi isothermis. Rumus MRD adalah sebagai berikut:
Dimana: mi
= kadar air hasil percobaan
mpi = kadar air hasil perhitungan n
= jumlah data
Jika nilai MRD kurang dari 5 (MRD<5) , model sorpsi isotermis pada
persamaan
tersebut
dapat
menggambarkan
keadaan
yang
sebenarnya. Jika nilai menunjukkan 5<MRD<10, maka model tersebut agak tepat. Jika nilai MRD>10 maka model tersebut tidak tepat mengggambarkan sorpsi isothermis yang sebenarnya. 6. Penentuan kemiringan kurva (slope) Kemiringan kurva ditentukan dari nilai b pada persamaan regresi linier dalam kurva model sorpsi isothermis yang terpilih berdasarkan nilai MRD. Kurva regresi linier dibuat dari titik kadar air awal sampai titik kadar air kritis.
