OPTIMASI KADAR ß-KAROTEN PADA PROSES PEMBUATAN TEPUNG UBI JALAR ORANYE (Ipomoea batatas L) DENGAN MENGGUNAKAN RESPONSE SURFACE METHODOLOGY (RSM)
Skripsi Untuk memenuhi sebagian persyaratan guna memperoleh derajat Sarjana Teknologi Pertanian di Fakultas Pertanian Universitas Sebelas Maret Jurusan/Program Studi Teknologi Hasil Pertanian
Oleh Sri Ruwanti H0605065
FAKULTAS PERTANIAN UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA 2010
i
OPTIMASI KADAR ß-KAROTEN PADA PROSES PEMBUATAN TEPUNG UBI JALAR ORANYE (Ipomoea batatas L) DENGAN MENGGUNAKAN RESPONSE SURFACE METHODOLOGY (RSM)
yang dipersiapkan dan disusun oleh Sri Ruwanti H0605065
telah dipertahankan di depan Dewan Penguji pada tanggal : Januari 2010 dan dinyatakan telah memenuhi syarat
Ketua
Susunan Tim Penguji Anggota I
Ir. Bambang Sigit A., M.Si NIP. 196407141991031002
Lia Umi Khasanah, ST. MT NIP.198007312008012012
Surakarta,
Januari 2010
Mengetahui Universitas Sebelas Maret Fakultas Pertanian Dekan
Prof. Dr. Ir. H. Suntoro, MS NIP. 195512171982031003
ii
Anggota II
R. Baskara Katri A.,STP. MP NIP. 198005132006041001
KATA PENGANTAR
Puji syukur Alhamdulillah penulis panjatkan ke hadirat Allah SWT atas limpahan rahmat, taufiq, dan hidayahNya sehingga penulis dapat menyelesaikan penyusunan skripsi ini dengan baik. Penelitian dan penyusunan skripsi ini merupakan salah satu syarat untuk mencapai gelar Sarjana Teknologi Pertanian dari Jurusan/Program Studi Teknologi Hasil Pertanian, Fakultas Pertanian, Universitas Sebelas Maret Surakarta. Dalam penelitian dan penyusunan skripsi ini tentunya penulis tidak lepas dari bantuan berbagai pihak. Untuk itu penulis ingin mengucapkan terimakasih yang sebesar-besarnya kepada : 1. Prof. Dr. Ir. H. Suntoro, MS selaku Dekan Fakultas Pertanian Universitas Sebelas Maret Surakarta. 2. Ir. Kawiji, MS selaku Ketua Jurusan Teknologi Hasil Pertanian Fakultas Pertanian Universitas Sebelas Maret Surakarta. 3. R. Baskara Katri A., MP. selaku Pembimbing Akademik sekaligus Penguji yang telah memberi arahan selama menempuh kuliah serta masukan dan saran demi kesempurnaan skripsi penulis. 4. Ir. Bambang Sigit A, M.Si selaku pembimbing utama yang telah memberikan bimbingan, arahan, saran selama penulisan dan penyusunan skripsi ini. 5. Lia Umi Khasanah, ST. MT. selaku dosen pembimbing pendamping yang selalu sabar memberikan bimbingan, arahan, saran yang berharga, serta dukungan selama penyusunan skripsi ini. 6. Bapak dan Ibu Dosen Jurusan Teknologi Hasil Pertanian pada khususnya serta seluruh staff pengajar di Fakultas Pertanian Universitas Sebelas Maret Surakarta pada umumnya, terimakasih atas ilmu yang telah diberikan selama penulis menempuh kuliah. Semoga kelak bermanfaat. 7. Laboran Jurusan Teknologi Hasil Pertanian terimakasih atas bantuannya selama penelitian ini berlangsung. 8. Ayah dan Ibu serta seluruh keluarga di rumah atas doa dan dukungannya. 9. Teman-teman mahasiswa Jurusan THP angkatan 2005 (H0605).
iii
10. Teman-teman mahasiswa Jurusan THP dan ITP angkatan 2004, 2006 – 2009 Pada penulisan skripsi ini penulis menyadari bahwa ‘‘tidak ada yang sempurna di dunia ini kecuali ciptaan-Nya’’. Namun penulis tetap berharap skripsi ini dapat memberikan manfaat bagi pembaca.
Surakarta, Januari 2010
Penulis
iv
DAFTAR ISI
Halaman HALAMAN JUDUL.....................................................................................
i
HALAMAN PENGESAHAN.......................................................................
ii
KATA PENGANTAR ..................................................................................
iii
DAFTAR ISI.................................................................................................
v
DAFTAR TABEL.........................................................................................
vii
DAFTAR GAMBAR ....................................................................................
viii
DAFTAR LAMPIRAN.................................................................................
ix
RINGKASAN ...............................................................................................
x
SUMMARY ..................................................................................................
xi
I. PENDAHULUAN ..................................................................................
1
A. Latar Belakang ..................................................................................
1
B. Perumusan Masalah ..........................................................................
3
C. Tujuan Penelitian ..............................................................................
4
D. Manfaat Penelitian ............................................................................
4
II. LANDASAN TEORI..............................................................................
5
A. Tinjauan Pustaka ...............................................................................
5
1. Ubi jalar.......................................................................................
5
2. Betakaroten .................................................................................
11
3. Tepung Ubi jalar .........................................................................
17
4. Proses Pengeringan .....................................................................
20
5. Response Surface Methodology (RSM)......................................
21
B. Kerangka Berpikir ............................................................................
23
III. METODE PENELITIAN........................................................................
24
A. Tempat dan Waktu Penelitian ...........................................................
24
B. Bahan dan Alat..................................................................................
24
1. Bahan ..........................................................................................
24
2. Alat ............................................................................................
24
v
C. Tahapan Penelitian.........................................................................
25
1. Proses Pendahuluan .................................................................
25
2. Proses Pengeringan ..................................................................
25
3. Pembuatan Tepung Ubi Jalar Oranye ......................................
26
D. Metode Analisis .............................................................................
26
E.
Rancangan Percobaan ....................................................................
27
F.
Analisis Data ..................................................................................
27
IV. HASIL DAN PEMBAHASAN..............................................................
28
V. KESIMPULAN DAN SARAN...............................................................
40
A. Kesimpulan ....................................................................................
39
B. Saran...............................................................................................
39
DAFTAR PUSTAKA ...................................................................................
40
LAMPIRAN..................................................................................................
43
vi
DAFTAR TABEL
Nomor
Judul
Halaman
2.1
Spesifikasi Persyaratan Khusus Ubi Jalar .....................................
6
2.2
Luas Panen, Produksi, dan Produktivitas Ubi Jalar Indonesia.......
7
2.3
Komposisi Kimia Ubi Jalar dalam 100 gram Bahan (wb) .............
9
2.4
Kandungan ß-karoten Ubi Jalar tiap 100 gram Bahan (wb) ..........
10
2.5
Serapan Maksimal β-karoten menurut Pelarut yang digunakan ....
14
2.6
Kandungan Gizi Tepung Ubi Talar dibandingkan dengan Tepung Terigu................................................................................
19
3.1
Kode dan Tak Kode untuk Kombinasi RSM .................................
27
3.2
Kombinasi RSM dalam Kode ........................................................
27
4.1
Kadar Air dan Kadar ß-karoten Ubi Jalar Segar dan Tepung Ubi Jalar Oranye. ..............................................................
4.2
28
Prosentase Penurunan ß-karoten dari Ubi Jalar Segar menjadi Tepung .............................................................................
29
4.3
Kode dan Tak Kode untuk Kombinasi RSM .................................
32
4.4
Kombinasi RSM dalam Kode ........................................................
34
4.5
Hasil Kombinasi Eksperimen.........................................................
33
4.6
Tabulasi Nilai dari masing-masing Variabel .................................
34
vii
DAFTAR GAMBAR
Nomor
Judul
Halaman
3.1
Diagram Alir Proses Pembuatan Tepung Ubi Jalar Oranye ..........
3.2
Diagram Batang Prosentase Penurunan Kadar ß-karoten
26
pada berbagai Suhu dan Waktu Pengeringan.................................
30
4.1
Surface Contour plot.....................................................................
37
4.2
Contour Plot...................................................................................
37
viii
DAFTAR LAMPIRAN
Nomor
Judul
Halaman
1.
Prosedur Analisa ...............................................................................
43
2.
Hasil Analisa Kadar Air....................................................................
46
3.
Hasil Analisa β-karoten.....................................................................
47
4.
Hasil Perhitungan Prosentase Penurunan Kadar ß-karoten Tepung Ubi Jalar Oranye ..................................................................
51
5.
Perhitungan Interpolasi dalam RSM ................................................
54
6.
Analisa dengan Menggunakan Matlab..............................................
55
7.
Dokumentasi Penelitian ....................................................................
61
ix
OPTIMASI KADAR ß-KAROTEN PADA PROSES PEMBUATAN TEPUNG UBI JALAR ORANYE (Ipomoea batatas L) DENGAN MENGGUNAKAN RESPONSE SURFACE METHODOLOGY (RSM)
Sri Ruwanti H0605065 RINGKASAN Ubi jalar oranye memiliki prospek dan peluang yang cukup besar sebagai bahan baku industri pangan. Salah satu bentuk olahan ubi jalar yang cukup potensial dalam kegiatan industri adalah tepung ubi jalar. Tepung ubi jalar bisa menjadi pilihan yang cukup tepat untuk pemenuhan kebutuhan bahan baku berbasis lokal. Pembuatan tepung ubi jalar oranye akan meningkatkan pemanfaatan serta menjadikannya sebagai salah satu sumber provitamin A, karena berpotensial mengandung ß-karoten yang cukup tinggi. ß-karoten mempunyai sifat yang mudah rusak karena sinar ultra violet, panas, kondisi asam serta kontak dengan udara atau oksigen. Tujuan dari penelitian ini adalah menentukan kondisi proses yang optimum terhadap prosentase penurunan kadar ß-karoten pada pembuatan tepung ubi jalar oranye oleh pengaruh suhu dan waktu pengeringan. Penelitian ini menggunakan Response Surface Methodology (RSM). Dalam penelitian ini terdapat dua faktor yaitu suhu pengeringan yang dinyatakan sebagai variabel X1 dan waktu pengeringan sebagai variabel X2. Suhu pengeringan yang digunakan adalah suhu 50 oC, 60 oC dan 70 oC, dan waktu pengeringan yang dilakukan adalah 6, 7, dan 8 jam. Hasil optimasi menggunakan Response Surface Methodology (RSM) menunjukkan bahwa kondisi proses yang optimal pada pembuatan tepung ubi jalar oranye adalah pada suhu pengeringan 58.067 oC dengan waktu pengeringan 7.0794 jam dan dihasilkan prosentase penurunan kadar ß-karoten yaitu sebesar 38.4904 %. Kata kunci : ß-karoten, ubi jalar oranye, dan Response Surface Methodology (RSM)
x
BETACAROTENE CONTENT OPTIMATION OF ORANGE SWEET POTATO (Ipomoea batatas L) FLOUR PRODUCTION PROCESS BY RESPONSE SURFACE METHODOLOGY (RSM)
SRI RUWANTI H0605065 SUMMARY
Oranye sweet potato has a great prospect and opportunity as a food industry basic material, a kind of sweet potato fickle that potential enough in industry is sweet potato flour. Sweet potato flour can be right chois to locality basic material need complied. Oranye sweet potato flour production will raise the advantage, and also will make it as one of provitamin A source, because it has high ß-carotene. Betacarotene is easily damage because of ultraviolet ray, heat, sour condition, and contact with air or oxygen. The purpose of this research is to determine optimal process condition according to ß-carotene decrease percentage in oranye sweet potato flour production by the influence of drainage temperature and time. This research has two factors, they are drainage temperature that symbolic as X1 variable and time drainage as X2. drainage temperature 50 oC, 60 oC, and 70 oC are used and drainage time are 6, 7, and 8 hours. The optimation result by Respone Surface Methodology (RSM) show that optimal process condition in oranye sweet potato flour production is 58.067 oC drainage temperature on 7.0794 hour drainage time and resulting 38.4904 % ßcarotene decrease. Key word: ß-carotene, oranye sweet potato, and Respone Surface Methodology (RSM)
xi
I. PENDAHULUAN
A.
Latar Belakang Ubi jalar (Ipomoea batatas) merupakan salah satu komoditas yang cukup bagus sebagai usaha pertanian palawija, sebab mempunyai potensi untuk terus dikembangkan baik sebagai bahan pangan, pakan maupun bahan industri. Kuantitas produksi ubi jalar di Indonesia cukup melimpah dan kontinuitasnya dapat diatur karena tanaman ini hidup tergantung pada musim. Menurut BPS, 2006 dalam Zuraida (2001), produksi ubi jalar pada tahun 2000 sebesar 1,8 juta ton dengan luas panen 194.000 ha dan mengalami sedikit peningkatan menjadi 1,9 juta ton pada tahun 2005 dari luas panen 178.336 ha. Ubi jalar oranye merupakan tanaman pangan dan sumber nutrisi penting bagi manusia. Salah satu senyawa penting yang terdapat pada ubi jalar oranye adalah karotenoid, suatu pigmen yang menyebabkan daging umbi berwarna kuning hingga oranye (jingga). Komponen utama karotenoid pada ubi jalar adalah ß-karoten (86–90%), makin pekat warna oranye pada umbi, maka makin tinggi kadar ß-karoten. Betakaroten merupakan provitamin A dan dapat diubah menjadi vitamin A. (Wahyuni, dkk. 2005). Ciri khas dari ubi jalar yang memiliki kadar karoten tinggi adalah kadar airnya tinggi dan bahan keringnya rendah (<30 %), sehingga tekstur umbinya lembek dan kurang disukai (Yamakawa, 1998 dalam Wahyuni, 2005). Kadar ß-karoten berbagai jenis ubi jalar dalam 100 gram (wb) adalah sebagai berikut. Ubi jalar yang daging umbinya berwarna putih mengandung 260 µg (869 SI) ß-karoten per 100 gram, daging umbi yang berwarna kuning emas tersimpan 2900 µg/100 gram (9675 SI) ß-karoten, daging umbi yang berwarna jingga atau oranye 9900 µg/100 gram (32967 SI). Makin pekat warna jingganya. makin tinggi kadar ß-karotennya (Hasyim dan Yusuf, 2007). Betakaroten dan beberapa karotenoid lainnya merupakan nutrisi penting yang akan diubah menjadi vitamin A. Betakaroten merupakan 1 xii
sumber vitamin A yang sangat potensial dan memiliki aktivitas vitamin A tertinggi dari semua karotenoid yang diketahui. Isomer provitamin A yang paling aktif ialah ß-karoten diikuti oleh α-karoten. Selain sebagai aktivitas provitamin A, karoten mempunyai fungsi-fungsi fisiologikal lain seperti antioksidan, meningkatkan fungsi sistem kekebalan dan aktivitas anti kanker (Dwiyanto dan Bambang, 2008). Pemberian vitamin A dalam dosis tinggi dapat bersifat toksis. Akan tetapi, β-karoten dalam jumlah banyak mampu memenuhi kebutuhan vitamin A, tubuh akan mengkonversikan ß-karoten menjadi vitamin A dalam jumlah secukupnya saja dan selebihnya akan tetap tersimpan sebagai β-karoten yang berfungsi sebagai antioksidan. Sifat inilah yang menyebabkan ß-karoten berperan sebagai sumber vitamin A yang aman (Silalahi, 2006). Betakaroten adalah pencegah penyakit degeneratif seperti kanker, stroke, dan kolesterol. Betakaroten selain diubah menjadi vitamin A, dapat juga sebagai pelindung terhadap kanker karena ß-karoten tersebut mengandung antioksidan. Antioksidan merupakan senyawa yang dapat menetralkan radiasi bebas molekul tidak stabil yang dihasilkan oleh radiasi matahari, asap rokok dan pengaruh-pengaruh lingkungan lainnya. Aktivitas antioksidan dalam ß-karoten dapat menghambat kolestrol, sehingga tidak bersifat racun dan tidak mampu membentuk plak dan gumpalan pada pembuluh darah (Anonim, 2004). Betakaroten pada ubi jalar oranye sebagai pengendali produksi hormon melatonin. Hormon ini merupakan antioksidan bagi sel dan sistem saraf otak. Kekurangan hormon melatonin akan mengakibatkan penurunkan produksi hormon endokrin sehingga sistem kekebalan tubuh merosot (Anonim, 2009). Ubi jalar berkadar ß-karoten tinggi selain dapat dimanfaatkan dalam bentuk segar, seperti digoreng, dikukus, direbus, dan dibakar yang biasanya dikonsumsi sebagai makanan ringan, dapat lebih ditingkatkan pemanfaatanya dengan dibuat produk setengah jadi dalam bentuk tepung. Tepung ubi jalar oranye bisa menjadi pilihan yang cukup tepat untuk pemenuhan kebutuhan bahan baku berbasis lokal. Upaya diversifikasi ubi jalar oranye sebagai bahan
xiii
pangan
lokal
merupakan
salah
satu
alternatif
untuk
mengurangi
ketergantungan terhadap beras dan terigu, selain itu juga dapat menjadikan tepung ubi jalar oranye sebagai salah satu sumber provitamin A Sehingga dapat memberikan nilai tambah sekaligus memacu pengembangan industri berbasis ubi jalar. Dalam bentuk tepung, daya simpan ubi jalar akan meningkat, transportasi mudah, dan penggunaan selanjutnya lebih mudah daripada ubi jalar dalam bentuk segar. Karoten mempunyai sifat yang mudah rusak karena sinar ultra violet, panas, kondisi asam serta kontak dengan udara atau oksigen (Rukmini, dkk. 1985). Suhu tinggi merupakan faktor penyebab degradasi termal yang akan merusak karoten sehingga terjadi dekomposisi karoten. Akibat kerusakan tersebut intensitas warna karoten menurun. Pengaruh pemanasan terhadap kandungan karoten tergantung pada kondisi proses pengolahan yang dilakukan yaitu waktu dan suhu pengolahan serta jumlah O2 yang tersedia selama proses. Melalui optimasi proses, yaitu dengan variasi suhu dan waktu pengeringan maka dapat diketahui kondisi proses pembuatan tepung ubi jalar oranye yang dapat menghasilkan kadar ß-karoten optimal. Dengan demikian, tepung ubi jalar oranye selain sebagai bahan substitusi juga sebagai salah satu sumber ß-karoten yang penting untuk kesehatan.
B.
Perumusan Masalah Ubi jalar memiliki prospek dan peluang yang cukup besar sebagai bahan baku industri pangan. Sebab produktifitas ubi jalar di Indonesia cukup tinggi, selain itu mengandung zat gizi yang berpengaruh positif terhadap kesehatan seperti prebiotik, serat pangan juga antioksidan (antosianin, karotenoid,). Ubi jalar yang daging umbinya berwarna oranye disebabkan oleh adanya zat warna alami yang disebut karotenoid. Kandungan ß-karoten ubi jalar jingga atau oranye yang dilaporkan oleh Hasyim dan Yusuf (2007), adalah 9900 µg/100 gram.(wb) atau (32967 SI). Penelitian mengenai pembuatan tepung ubi jalar telah banyak dilakukan, terutama ubi jalar putih. Akan tetapi, penelitian tentang
xiv
pembuatan tepung ubi jalar oranye yang kaya kandungan provitamin A (ßkaroten) sejauh ini belum banyak dilakukan. Pemanfaatan tepung ubi jalar oranye selain bertujuan sebagai bahan pensubstitusi juga dimaksudkan sebagai sumber provitamin A. Namun karotenoid sendiri memiliki sifat tidak stabil karena mudah teroksidasi oleh adanya oksigen serta dapat mengalami isomerisasi bila terkena panas, cahaya, dan asam, akibatnya dapat mengalami penurunan intensitas warna karoten. Sehingga, pada penelitian ini yang menjadi perumusan masalah adalah kondisi proses yang bagaimana (suhu dan waktu pengeringan) yang dapat mengoptimalkan kandungan ß-karoten pada tepung ubi jalar oranye yang dihasilkan.
C.
Tujuan Penelitian Tujuan dari penelitian ini adalah menentukan kondisi proses yang optimum terhadap prosentase penurunan kadar ß-karoten pada pembuatan tepung ubi jalar oranye oleh pengaruh suhu dan waktu pengeringan.
D.
Manfaat Penelitian Dengan adanya penelitian ini diharapkan: 1. Dapat diketahui suhu dan waktu pengeringan yang tepat, sehingga dapat mengoptimalkan kandungan ß-karoten pada tepung ubi jalar oranye yang dihasilkan. 2. Mengembangkan potensi pemanfaatan ubi jalar oranye sebagai bahan baku industri.
xv
II. LANDASAN TEORI
A. Tinjauan Pustaka 1. Ubi Jalar Ubi jalar (Ipomoea batatas) adalah salah satu tanaman palawija penting di Indonesia karena mempunyai potensi untuk terus dikembangkan baik sebagai bahan pangan, pakan, maupun bahan industri. Berdasarkan warna daging umbinya, ubi jalar dapat dibedakan menjadi ubi jalar berdaging umbi putih, kuning, jingga atau oranye, dan ungu (Apraidji, 2006). Warna kuning pada umbi disebabkan adanya pigmen karoten. Kandungan karoten pada ubi jalar merupakan satu kelebihan dari kelompok umbi-umbian, karena karoten ini merupakan provitamin A (Antarlina dan Sutomo, 1999). Berdasarkan teksturnya setelah dimasak atau direbus, ubi jalar digolongkan menjadi umbi bertekstur kering bila kadar airnya kurang dari 60 % dan dagingnya berasa kering seperti bertepung (firm dry). Ubi jalar yang kadar airnya lebih dari 70 % tergolong basah dan teksturnya lunak (soft, gelatinous). Ubi jalar yang dagingnya berwarna oranye tergolong lunak, sehingga kurang sesuai untuk produk ubi kukus/rebus, tetapi lebih sesuai untuk produk saos dan selai. Jenis ubi jalar yang lain adalah bertekstur kasar (coarse) yang umumnya hanya cocok untuk bahan baku industri atau pakan ternak (Onwueme, 1978 dalam Ginting, 2006). Menurut SNI 01-4493-1998, syarat mutu ubi jalar adalah sebagai berikut: a. Syarat umum 1) Ubi jalar tidak boleh berbau asing. 2) Ubi jalar harus bebas dari hama dan penyakit. 3) Ubi jalar harus bebas dari bahan kimia seperti insektisida dan Fungisida. 5
xvi
4) Ubi jalar harus memiliki keseragaman warna, bentuk maupun ukuran umbi. 5) Ubi jalar harus mencapai umur panen optimal. b. Syarat khusus Mutu ubi jalar segar dapat digolongkan menjadi tiga kelas mutu yaitu mutu I, II, dan III. Spesifikasi dari tiap-tiap mutu terlihat pada Tabel 2.1 di bawah ini. Tabel 2.1 Spesifikasi Persyaratan Khusus Ubi Jalar No.
Komponen Mutu
1. 2. 3.
I 65 2 30
Kadar air (%bb min) Kadar serat (%bb max) Kadar pati (%bb min)
Mutu II 60 2,5 25
III 60 >3,0 25
Sumber: SNI 01-4493-1998
Indonesia sebagai salah satu center of origin ubi jalar mempunyai plasma nutfah yang tersebar dihampir semua daerah di Indonesia (Sutoro dan Minantyorini, 2003). Produksi ubi jalar pada tahun 2000 sebesar 1,8 juta ton dengan luas panen 194.000 ha dan hanya mengalami sedikit peningkatan menjadi 1,9 juta ton pada tahun 2005 dari luas panen 178.336 ha (BPS, 2006 dalam Ginting, 2006). Hal ini disebabkan oleh masih kurang maksimalnya pemanfaatan ubi jalar, baik sebagai bahan baku pangan maupun industri (Ginting et al, 2006). Seperti yang terlihat pada Tabel 2.2, luas areal ubi jalar di Indonesia pada tahun 1997 adalah 195.436 ha dengan produksi 1.847,492 ton dan rata-rata hasil 9,5 ton/ha. Penyebaran ubi jalar terluas terdapat di Pulau Jawa (35,5 %); Sumatera (23,7 %); Maluku dan Irian Jaya (15,2 %); Bali, Nusa Tenggara dan Timor Timur (12,3 %); Sulawesi (8,9 %); dan Kalimantan (4,4 %). Di sentra produksi seperti Blitar, Mojokerto, dan Magetan (Jawa Timur), Karanganyar (Jawa Tengah), dan Kuningan (Jawa Barat), produktivitas ubi jalar dapat mencapai 25-30 ton/ha karena cara budidayanya sudah intensif.
xvii
Tabel 2.2 Luas Panen, Produksi, dan Produktivitas Ubi Jalar Indonesia Luas panen (ha) 46. 405 69.461
Produksi (ton) 407.884 757.829
Bali, Nusa Tenggara,Timor-timur Kalimantan
23.977 8.603
200.062 70.190
Sulawesi Maluku dan Irian Jaya
17.333 29.657
140.648 270.879
Wilayah Sumatera
Jawa
Produktivitas (ton/ha)
8.8 10.9 8.3 8.2 8.1 9.1
Sumber : BPS (1997) dalam Zuraida (2001).
Ubi jalar merupakan komoditas sumber karbohidrat utama setelah padi, jagung, ubi kayu, dan mempunyai peranan penting dalam penyediaan bahan pangan, bahan baku industri maupun pakan ternak. Diantara bahan pangan sumber karbohidrat, ubi jalar memiliki keunggulan dan keuntungan yang sangat tinggi bagi masyarakat Indonesia, berkaitan dengan hal-hal sebagai berikut: a. Ubi jalar mudah diproduksi pada berbagai lahan dengan produktivitas antara 20-40 ton/ha. b. Kandungan kalori per 100 gram cukup tinggi, yaitu 123 kalori dan dapat memberikan rasa kenyang dalam jumlah yang relatif sedikit. c. Cara penyajian hidangan ubi jalar mudah, praktis dan sangat beragam. d. Mudah diperoleh di pasar lokal. e. Dapat berfungsi dengan baik sebagai substitusi dan suplementasi makanan sumber karbohidrat tradisional nasi beras. f. Bukan jenis makanan baru dan telah dikenal secara turun temurun oleh masyarakat Indonesia. g. Rasa dan teksturnya sangat beragam sehingga dapat dipilih yang paling sesuai dengan selera konsumen. h. Mengandung vitamin dan mineral yang cukup tinggi sehingga layak dinilai sebagai golongan bahan pangan sehat (Zuraida, 2001). Ubi
jalar
dikonsumsi
sebagai
makanan
tambahan
atau
sampingan, kecuali di Irian Jaya dan Maluku, ubi jalar digunakan
xviii
sebagai makanan pokok. Ubi jalar dapat dimanfaatkan sebagai pengganti makanan pokok karena merupakan sumber kalori yang efisien. Ubi jalar di kawasan dataran tinggi Jayawijaya merupakan sumber utama karbohidrat dan memenuhi hampir 90 % kebutuhan kalori penduduk (Zuraida, 2001). Citra ubi jalar sebagai salah satu pilihan sumber karbohidrat belum begitu populer di kalangan atas, karena selama ini ubi jalar itu dikonsumsi oleh kalangan ekonomi rendah. Secara tradisional ubi jalar di Indonesia pada umumnya dipakai sebagai pangan kudapan atau jajanan seperti ubi jalar rebus, bakar, goreng, kripik dan aneka kue basah. Antara lain, talam ubi, bola-bola ubi, kolak ubi. Di Jepang, harga tepung ubi jalar dihargai empat kali lipat harga tepung terigu. Penelitian mengenai ubi jalar pun semakin sering, karena mempunyai kandungan gizi yang bermanfaat bagi kesehatan. Proses pengolahan ubi jalar itu pun kini ditingkatkan berupa tepung, sehingga daya simpannya lebih lama dan mudah dicampur dengan bahan lainnya. Tepung ubi jalar kini mulai dikenal di pasaran (Anonim1, 2008) Menurut Ginting, dkk. (2006), ubi jalar mempunyai komposisi kimia yang kaya karbohidrat, mineral (fosfor, besi, kalsium), vitamin (vitamin A, B1, B6, C, E, K dan niacin) dan serat (pektin, selulosa, hemiselulosa). Ubi jalar mengandung gula antara 2,0–6,7 % dan amilosa sebesar 9,8–26 %. Kandungan gula yang tinggi memberi rasa manis
yang
kuat,
sedangkan
amilopektin
memberikan
sifat
mempur/lunak. Menurut Anonim2 (2008), kandungan gizi ubi jalar bukan yang berbentuk tepung dalam 100 gr terdapat 76 kalori yang terdiri dari karbohidrat 17,6 gr, protein, 1,57 gr, lemak, 0,05 gr, serat 3 gr, kalsium 30 mg, zat besi 0,61 mg, magnesium 25 mg, seng 0,30 mg, selenium 0,6 µg, kalium 337 mg, dan vitamin C 22,7 mg. Komposisi gizi pada tiap-tiap jenis ubi jalar dalam 100 gram bahan ditunjukkan dalam Tabel 2.3.
xix
Tabel 2.3 Komposisi Kimia Ubi Jalar dalam 100 gram Bahan (wb) Komposisi gizi Energi (kal) protein (gr) Lemak (gr) KH/Pati (gr) Serat (gr) Abu (gr) Air (gr) Kalium (mg) Antosianin (mg/100g) Fosfor (mg) Natrium (mg) Calsium (mg) Niacin (mg) Vitamin A (IU) Vitamin B1 (mg) Vitamin B2 (mg) Vitamin C (mg )
Ubi jalar putih 123,0 1,8 0,7 27,9 68,5 30,0 0,06 49,0 60,0 0,9 22,0
Ubi jalar jingga/oranye 123,0 1,8 0,7 27,9 68,5 30,0 4,56 49,0 7.700,00 0,9 22,0
Ubi jalar kuning 136,0 1,1 0,4 32,3 0,7 1,2 68,8 57,0 110,51 52,0 5,0 393,0 0,6 900,0 0,9 0,04 35,0
Sumber: Depkes RI 1981 dalam Ditjen Bina Produksi Tanaman Pangan (2002) dalam Ginting et al (2006).
Penganekaragaman produk olahan ubi jalar dapat dilakukan baik pada bahan segar maupun setengah jadi yang selanjutnya dapat langsung dipasarkan atau diolah menjadi produk makanan siap santap. Produk segar ubi jalar dapat berupa saos, selai, keripik, dan jus, sedang produk setengah jadi dapat berupa tepung ubi jalar, granula instan, dan pati. Upaya ini juga dimaksudkan untuk mengatasi melimpahnya produksi ubi jalar pada saat panen raya yang sering merugikan petani akibat merosotnya harga, karena ubi jalar segar tidak tahan lama disimpan. Bentuk setengah jadi, seperti tepung dan pati akan lebih awet disimpan dan fleksibel karena dapat digunakan sebagai bahan baku atau campuran tepung beras, ketan, atau terigu (Ginting, dkk. 2006). Menurut Hasyim (2008), langkah awal yang sebaiknya dilakukan dalam upaya diversifikasi produk olahan ubi jalar adalah pendirian industri tepung atau industri pasta dari ubi jalar. Setelah ubi jalar menjadi tepung atau pasta maka akan lebih banyak produk yang bisa dikembangkan. Produk-produk berbasis tepung yang biasa
xx
dikembangkan, antara lain mie, french fries, sweet potato flake (SPF) dan produk bakery. Sedangkan produk yang berbasis pasta ubi jalar yang dapat dikembangkan seperti nasi, jus, es krim dan produk-produk lainnya dari
ubi
jalar.
Di
Negara-negara
maju
telah
lama
memanfaatkan ubi jalar sebagai produk olahan bernilai gizi tinggi dan secara ekonomis memiliki peluang pasar yang besar. Pendirian industri yang menggunakan bahan baku dasar ubi jalar, akan menjadi peluang yang cukup baik bagi dunia usaha di Indonesia. Ubi jalar yang daging umbinya berwarna oranye cukup tinggi kandungan karotenoid provitamin A-nya dan mudah diserap tubuh (Low, 2007). Khachik dan Beecher (1987) dalam Yudawati (2004), menyatakan bahwa karotenoid yang dominan dalam ubi jalar sebagian besar ditemukan dalam bentuk ß-karoten. Ubi jalar yang daging umbinya berwarna jingga atau oranye memiliki kandungan ß-karoten yang cukup tinggi. Kandungan ßkaroten pada tiap-tiap jenis ubi jalar terdapat pada Tabel 2.4. Tabel 2.4 Kandungan ß-karoten Ubi Jalar tiap 100 gram Bahan (wb) Ubi jalar Putih Kuning Jingga/oranye
Kandungan ß-karoten 260 µg (869 SI) 2900 µg (9675 SI) 9900 µg (32967 SI)
Sumber: Hasyim dan Yusuf (2007).
Tidak semua varietas ubi jalar mengandung ß-karoten yang tinggi. Ubi jalar yang mengandung ß-karoten yang tinggi hanya varitas ubi jalar yang daging umbinya berwarna jingga kemerah-merahan. Seperti varietas Ciceh 32, varietas mendut dan Varietas HS 3290-3. Sedangkan varietas ubi jalar yang daging umbinya berwarna kuning atau putih memiliki kandungan ß-karoten yang lebih rendah (Dede dan Bambang, 2000 dalam Yudawati, 2004). Satu porsi ubi rebus yang berwarna kuning emas, sekitar 200 gram, mampu menyediakan ß-karoten sekitar 5400 µg, atau setara dengan 900 retinol ekivalen (RE). Angka tersebut sudah jauh di atas angka kecukupan vitamin A yang dianjurkan (350-600 RE). Kadar ß-
xxi
karoten ubi jalar dapat diperkirakan dari warnanya, semakin kuat intensitas warna kuningnya semakin besar pula kandungan ß-karoten. Kandungan ß-karoten ubi jalar merupakan paling tinggi di antara padipadian, umbi-umbian, dan hasil olahannya (Harli, 2000). Sedangkan menurut Apraidji (2006), secangkir ubi jalar merah kukus yang telah dilumatkan menyimpan 50000 SI ß-karoten, setara dengan kandungan ß-karoten dalam 23 cangkir brokoli. Ubi jalar yang mengalami proses perebusan hanya merusak 10 % kadar ß-karoten, sedangkan penggorengan atau pemanggangan dalam oven hanya 20 %. Namun, penjemuran menghilangkan hampir separuh kandungan ßkaroten, sekitar 40 %. Selain ß-karoten, warna jingga pada ubi jalar juga memberi isyarat akan tingginya kandungan senyawa lutein dan zeaxantin. Keduanya termasuk pigmen warna sejenis klorofil yang merupakan pembentuk vitamin A. Lutein dan zeaxantin merupakan senyawa aktif yang memiliki peran penting menghalangi proses perusakan sel. 2. Betakaroten Karotenoid merupakan pigmen alami berwarna kuning, oranye dan merah yang tersebar luas pada tumbuhan, ganggang, jamur, khamir dan bakteria, baik pada jaringan fotosintesis maupun pada jaringan nonfotosintesis (Gross, 1991 dalam Heriyanto dan Leenawaty, 2009). Istilah karoten digunakan untuk menunjuk ke beberapa zat yang memiliki formula C40H56, karoten termasuk senyawa poliena isoprenoid yang bersifat lipofilik atau tidak larut dalam air, mudah diisomerisasi dan dioksidasi, menyerap cahaya, meredam oksigen singlet, memblok reaksi radikal bebas dan dapat berikatan dengan permukaan hidrofobik (Dutta, dkk., 2005 Heriyanto dan Leenawaty, 2009). Menurut Wilson et al, (1971) dalam Wijayanti (2003), pigmen karoten merupakan komponen organik yang tersusun hanya oleh karbon dan hidrogen. Dalam bentuk kristal, pigmen ini berwarna
xxii
merah tua, sedangkan dalam larutan warna menjadi kuning kemerahmerahan. Secara kimia karoten adalah terpena, disintesis secara biokimia dari delapan satuan isoprena. Karoten berada dalam bentuk α-karoten, β-karoten, γ-karoten, dan ε-karoten. Betakaroten terdiri dari dua grup retinil, dan dipecah dalam mukosa dari usus kecil oleh ß-karoten dioksigenase menjadi retinol, sebuah bentuk dari vitamin A. Karoten dapat disimpan dalam hati dan diubah menjadi vitamin A sesuai kebutuhan. Pigmen-pigmen golongan karoten sangat penting ditinjau dari kebutuhan gizi, baik untuk manusia maupun hewan. Hal ini disebabkan karena sebagian dapat diubah menjadi vitamin A. Diantara beberapa kelompok provitamin A yang dijumpai di alam, yang dikenal lebih baik adalah α-karoten, β-karoten, γ-karoten, serta kriptosantin (Muchtadi, 1989). Betakaroten adalah bentuk provitamin A paling aktif yang terdiri atas 2 molekul retinol yang saling berkaitan. Bentuk aktif vitamin A hanya terdapat dalam pangan hewani. Pangan nabati mengandung karotenoid yang merupakan prekursor vitamin A (Almatsier, 2001). Betakaroten merupakan salah satu unsur pokok dalam bahan pangan yang mempunyai peranan sangat penting, yaitu memberikan kontribusi terhadap warna bahan pangan (warna oranye) dan juga nilai gizi sebagai provitamin A (Goldman et al, 1983 dalam Histifarina 2004). Betakaroten merupakan antioksidan yang spesifik karena dapat mencegah proses oksidasi dalam sistem yang memiliki tekanan oksigen rendah. Betakaroten terbukti efektif mencegah oksidasi biomolekul dan membran lipida, terutama pada tekanan oksigen yang rendah. Kemampuan ß-karoten sebagai antioksidan pada tekanan partial oksigen yang rendah ini ternyata sangat penting di dalam sistem biologis sebab biasanya sistem antioksidan efektif pada tekanan oksigen yang relatif tinggi, padahal sifat antioksidan juga diperlukan di tempat tertentu yang jauh dari sumber oksigen. Oleh karena itu, ß-
xxiii
karoten dapat merupakan komplemen terhadap antioksidan lain, seperti vitamin C dan vitamin E yang efektif pada tekanan oksigen yang normal (Silalahi, 2006). Betakaroten adalah pencegah penyakit degeneratif seperti kanker, stroke, dan kolesterol. Betakaroten selain diubah menjadi vitamin A, dapat juga sebagai pelindung terhadap kanker karena ßkaroten tersebut mengandung antioksidan. Antioksidan merupakan senyawa yang dapat menetralkan radiasi bebas molekul tidak stabil yang dihasilkan oleh radiasi matahari, asap rokok dan pengaruhpengaruh lingkungan lainnya. Aktivitas antioksidan dalam ß-karoten dapat menghambat kolestrol, sehingga tidak bersifat racun dan tidak mampu membentuk plak dan gumpalan pada pembuluh darah (Anonim, 2004). Betakaroten pada ubi jalar oranye sebagai pengendali produksi hormon melatonin. Hormon ini merupakan antioksidan bagi sel dan sistem saraf otak. Kekurangan hormon melatonin akan mengakibatkan penurunkan produksi hormon endokrin sehingga sistem kekebalan tubuh merosot (Anonim, 2009). Biosintesis vitamin A dari ß-karoten sebagian besar adalah reaksi dioksigenase dimana molekul oksigen bereaksi dengan 2 atom karbon sentral ß-karoten diikuti pemecahan ikatan rangkap sentral dari ß-karoten untuk menghasilkan 2 molekul vitamin A aldehida (retinal). Vitamin A alkohol (retinol) kemudian dibentuk oleh reduksi dari aldehida dalam reaksi yang memerlukan NADH dikatalis oleh retinen reduktase (Harper et al, 1979). Menurut Anonim (1966) dalam Setyabudi (1994), karotenoid sebagai provitamin A mempunyai sifat fisik dan kimia sebagai berikut: a). Larut dalam lemak b). Larut dalam Kloroform, Benzene, Karbondisulfida, dan Petroleum Eter, tetapi sukar larut di dalam alkohol. c). Sensitif terhadap oksidasi, autooksidasi dan sinar.
xxiv
Menurut Karrer dan Jucker (1950) dalam Setyabudi (1994), sifat-sifat β-karoten yaitu sebagai berikut: a). Bentuk kristal prisma heksagonal dan berwarna ungu tua dari kristalisasi pelarut benzene dan metanol, berbentuk plat kuadratik dan berwarna merah dari kristalisasi dalam pelarut petroleum eter. b). Memiliki titik leleh 181-182 oC c). Sifat serapan cahaya: β-karoten pada beberapa jenis pelarut mempunyai serapan cahaya maksimal yang berbeda-beda. Dari Tabel 2.5 terlihat bahwa serapan cahaya maksimal terjadi pada pelarut karbon disulfida, sedangkan serapan cahaya yang rendah berada pada pelarut heksana. Tabel 2.5 Serapan Maksimal β-karoten menurut Pelarut yang digunakan Pelarut Karbon disulfida Koroform Petroleum Eter Heksana
520 497 483,5 477
Serapan maksimal (mµ) 485 466 452 450
450 426 425
Sumber: Karrer dan Jucker (1950) dalam Setyabudi (1994)
d). Reaksi pewarnaan: 1-2 mg β-karoten dilarutkan dalam 2 ml kloroform dan ditambah asam sulfat pekat menyebabakan lapisan asam menjadi biru. Bila larutan tersebut ditambahkan 1 tetes asam nitrat menyebabkan warna agak biru kemudian hijau dan akhirnya kuning tua. Larutan 1-2 mg β-karoten dalam 2 ml kloroform dan ditambahkan larutan antimoni triklorida (SbCl3) akan memberikan pewarnaan biru tua dengan serapan maksimal dengan λ 590 nm. Asam klorida dalam ester tidak menyebabkan pewarnaan. e). Optik aktif: Betakaroten mempunyai struktur yang simetris dan bersifat non optik aktif f). Kromatografi: Betakaroten sangat kuat diserap oleh kalsium hidroksida
dalam
larutan
petroleum
eter.
Didalam
kolom kromatografi β-karoten dibawah γ-karoten dan diatas α-
xxv
karoten. Dengan posisi tersebut β-karoten sangat sulit diserap oleh zeng karbonat (ZnCO3) dan kalsium karbonat (CaCO3). g). Oksidasi: Diudara bebas karoten mengikat oksigen dan menaikkan kecepatan pembentukan warna yang lebih pucat. Autooksidasi βkaroten murni dimulai setelah beberapa hari kontak dengan udar dan akan terbentuk formaldehid. Pencampuran β-karoten dalam karbon tetraklorida dengan oksigen menghasilkan sedikit glioksal. Andarwulan dan Koswara (1992) dalam Histifarina, dkk. (2004), menyatakan bahwa degradasi karoten yang terjadi selama pengolahan diakibatkan oleh proses oksidasi pada suhu tinggi yang mengubah senyawa karoten menjadi senyawa ionon berupa keton. Selanjutnya Herastuti, dkk. (1983) dalam Histifarina, dkk. (2004), menyatakan bahwa senyawa karotenoid mudah teroksidasi terutama pada suhu tinggi yang disebabkan oleh adanya sejumlah ikatan rangkap dalam struktur molekulnya. Banyak faktor yang dapat mempengaruhi kestabilan karoten. Gregory (1996) dalam Legowo (2005), menyebutkan bahwa karoten stabil pada pH netral, alkali namun tidak stabil pada kondisi asam, adanya udara atau oksigen, cahaya dan panas. Karotenoid tidak stabil karena mudah teroksidasi oleh adanya oksigen dan peroksida. Selain itu, dapat mengalami isomerisasi bila terkena panas, cahaya dan asam. Isomerisasi dapat menyebabkan penurunan intensitas warna dan titik cair. Kerusakan karotenoid dibagi dalam 2 golongan yaitu kerusakan oksidatif dan non oksidatif. a). Kerusakan oksidatif 1). Oksidasi enzimatis Oksidasi enzimatis dikatalis oleh enzim lipoksigenase, enzim ini dapat mengkatalis proses oksidasi secara langsung terhadap asam lemak yang mempunyai gugus cis-cis 1,4 pentadiena dan secara tak langsung menyebabkan pemucatan
xxvi
warna karoten. Sebagai hasil dari proses oksidasi ini yaitu apokaroten dan beberapa jenis aldehid karoten (Winterstein, dkk. 1960 dalam Yudawati, 2004). 2). Oksidas non-enzimatis Oksidasi non-enzimatis disebabkan oleh adanya oksigen. Menurut Eskin (1979) dalam Yudawati (2004), karotenoid sangat mudah teroksidasi sekaligus kehilangan warna menjadi lebih pucat. Hasil proses oksidasi non-enzimatis yaitu senyawa hidroperoksida dan senyawa karbonil yang dapat menimbulkan bau yang tidak enak serta senyawa-senyawa yang mudah menguap. Land (1962) dalam Setyabudi (1994), menyatakan bahwa autooksidasi asamasam lemak tidak jenuh dalam bahan pangan akan mengakibatkan karotenoid ikut teroksidasi. Reaksi ini dapat dikatalis oleh kompleks logam dan ion-ion logam. Produk oksidasi tersebut adalah senyawa epoksida, polienaldehid, dan keton. Ion-ion beberapa jenis logam seperti Cu dapat mengkatalis pemecahan karotenoid tanpa perlu adanya asam lemak tak jenuh. b). Kerusakan non-oksidatif Kerusakan non-oksidatif disebabkan oleh dekomposisi thermal (Eskin, 1979 dalam Yudawati, 2004). Land (1962) dalam Setyabudi (1994), menyatakan bahwa dekomposisi thermal dari karotenoid terjadi pada suhu tinggi dalam kondisi non-oksidatif dan mengakibatkan isomerisasi. Dikemukakan bahwa ß-karoten akan rusak pada suhu di atas 60 oC (Karrer dan Jucker ,1950 dalam Wijayanti, 2003). Karotenoid mengandung beberapa ikatan karbon rangkap, khusus ß-karoten mempunyai 9 buah ikatan rangkap pada rantai tengahnya (R(CH=CH)9R). Eskin (1979) dalam Yudawati (2004), menyatakan bahwa proses isomerisasi semua bentuk trans (all trans) menjadi isomer cis akan menyebabkan perubahan warna.
xxvii
Satuan yang digunakan untuk takaran vitamin A adalah International Units (IU) atau satuan Internasional (SI). Namun takaran itu diganti dengan Retinol Equivalent (RE), karena satuan ini lebih tepat dan dapat memberikan gambaran keadaan yang sesungguhnya. Secara kasar diperkirakan 1 RE setara dengan 5 IU vitamin A. Nama lain vitamin A (anti infeksi) dikenal juga dengan istilah retinol, retinal, retinal dehyde, retinoic acid, vitamin apalmitat carotene. Vitamin A tidak terdapat didalam tumbuhan tetapi banyak tanaman yang mengandung senyawa isoprenoid yang dikenal sebagai karotenoid yang dapat diubah secara enzimatik menjadi vitamin A oleh hewan (Wiradimadja, dkk. 2009). 3. Tepung Ubi jalar Tepung ubi jalar merupakan tepung yang berasal dari umbi ubi jalar yang dikeringkan, kemudian digiling dan bukan berasal dari pengendapan patinya (Antarlina dan J.S Utomo, 1999). Penggunaan ubi jalar yang masih terbatas pada pengolahan ubi segar menjadi penganan secara tradisional perlu diusahakan menjadi suatu produk untuk bahan baku dalam industri makanan. Tepung ubi jalar merupakan produk ubi jalar setengah jadi yang dapat digunakan sebagai bahan baku dalam industri makanan dan juga mempunyai daya simpan yang lebih lama. Tepung ubi jalar dibuat dari sawut atau chip kering dengan cara digiling dan diayak (Widowati, 2009) Menurut Damardjati, dkk. (1993) dalam Utomo (2002), industri lain yang mempunyai prospek untuk dikembangkan adalah pengolahan tepung ubi jalar. Tepung ubi jalar mempunyai banyak kelebihan antara lain: (1). Lebih luwes untuk pengembangan produk pangan dan nilai gizi, (2). Lebih tahan disimpan sehingga penting sebagai penyedia bahan baku industri dan harga lebih stabil, (3). Memberi nilai tambah produsen dan menciptakan industri pedesaan serta meningkatkan mutu produk.
xxviii
Heriyanto dan Winarto (1999), menyatakan bahwa upaya pemberdayaan tepung ubi jalar mempunyai beberapa manfaat, antara lain: (1). Bahan baku ubi jalar segar relatif mudah didapat karena tanaman banyak diusahakan petani, baik di lahan sawah maupun tegal, (2). Proses pembuatan tepung ubi jalar relatif mudah dan sederhana, (3). Tepung ubi jalar dapat digunakan sebagai bahan substitusi terigu untuk produk makanan olahan, dimana daya substitusinya tergantung dari produk yang dihasilkan, (4). Kemampuan daya substitusi ini akan menekan biaya produksi untuk industri makanan olahan, (5). Untuk produk-produk makanan yang manis dapat menghemat penggunaan gula, misal kue cookies menghemat gula sekitar 20 %, berkaitan dengan sifat tepung ubi jalar yang mengandung kadar gula tinggi, dan (6) mutu produk yang dihasilkan dan penerimaan konsumen tidak turun secara nyata. Dari beberapa hasil penelitian terdapat beberapa cara pembuatan tepung ubi jalar, namun secara garis besar pembuatan tepung ubi jalar adalah: umbi dipilih yang baik (tidak rusak/busuk) dan bebas dari serangan hama boleng (Cylas fomicarius), kemudian dicuci dan dikupas. Umbi kupasan kemudian diiris tipis atau disawut, dijemur selama 48 jam atau dikeringkan menggunakan alat pengering pada suhu 60 oC selama 36 jam, hingga kadar airnya mencapai 7 %. Setelah kering, irisan atau sawut kering ubi jalar tersebut digiling dan diayak (Antarlina dan J.S Utomo, 1999). Penelitian Antarlina (1998) dalam Zuraida (2001), pada Tabel 2.6 menunjukkan bahwa kandungan gizi tepung ubi jalar dibandingkan dengan tepung terigu pada kadar air 7 % menunjukkan bahwa kadar protein dan lemak tepung ubi jalar lebih rendah daripada tepung terigu, tetapi mempunyai kadar abu dan serat lebih tinggi serta kandungan karbohidrat hampir setara.
xxix
Tabel 2.6 Kandungan Gizi Tepung Ubi Jalar dibandingkan dengan Tepung Terigu Kandungan gizi Air (%) Protein (%) Lemak (%) Abu (%) Karbohidrat (%) Serat (%) Kalori (kal/100gr)
Tepung ubi jalar (warna krem) 7.00 5.12 0.50 2.13 85.26 1.95 366.89
Tepung terigu 7.00 13.13 1.29 0.54 85.04 0.62 375.79
Sumber: Antarlina (1994) dalam Zuraida (2001).
Menurut Antarlina dan J.S Utomo (1999), faktor-faktor yang dapat mempengaruhi mutu tepung ubi jalar adalah: 1) bahan baku ubi jalar Keragaman umbi ubi jalar sangat tinggi, sehingga masing-masing jenis dapat menghasilkan mutu tepung ubi jalar yang berbeda. Dari segi bahan baku yang dapat mempengaruhi tepung ubi jalar adalah: umur tanaman, ukuran umbi, bentuk umbi, bahan kering umbi dan warna umbi. 2) Cara pengolahan Semua
tahapan
proses
pembuatan
tepung
ubi
jalar
dapat
mempengaruhi mutu tepung ubi jalar yang dihasilkan. Misalnya, air yang digunakan harus air bersih. Proses pengeringan harus segera dilakukan terhadap sawut/irisan umbi. 3) Serangan hama boleng Umbi yang terserang hama boleng tidak dianjurkan untuk diolah menjadi tepung. Umbi yang terserang hama dapat mempengaruhi mutu tepung yaitu beraroma boleng yang akan terikut ke produknya. 4) Cara penyimpanan tepung ubi jalar Tepung ubi jalar harus disimpan dalam tempat tertutup rapat (kantong plastik, kaleng, toples), karena sifat tepung yang mudah menyerap air dan mencegah dari serangan hama gudang. Tepung ubi jalar relatif tahan lama disimpan. Pengemasan dalam kantong plastik poli propilen (PP) atau polietilen (PE) tebal 0,05 mm
xxx
dan ditutup rapat (sealing) dapat mempertahankan mutu tepung sampai 6 bulan tanpa menimbulkan bau, perubahan warna, serangan jamur, dan serangga (Setyono dan Thahir 1994). 4. Proses Pengeringan Pengeringan
didefinisikan
sebagai
suatu
metode
untuk
mengeluarkan atau menghilangkan sebagian air dari suatu bahan dengan menggunakan energi panas sehingga tingkat kadar air setara dengan nilai aktifitas air (Aw) yang aman dari kerusakan mikrobiologis, enzimatis atau kimiawi (Wirakartakusumah, dkk. 1989). Histifarina, dkk. (2004), menyatakan bahwa suhu pengeringan memegang peranan sangat penting. Jika suhu pengeringan terlalu tinggi akan mengakibatkan penurunan nilai gizi dan perubahan warna produk yang dikeringkan. Sedangkan bila suhu yang digunakan terlalu rendah, maka produk yang dihasilkan basah dan lengket atau berbau busuk, sehingga memerlukan waktu pengeringan yang terlalu lama. Perubahan warna dan tekstur serta hilangnya gizi dapat terjadi selama proses pengolahan, pengeringan, dan penyimpanan produk kering (Mohamed dan Hussein, 1994 dalam Histifarina, dkk. 2004). Bahan pangan yang dikeringkan umumnya mempunyai nilai gizi yang lebih rendah dibandingkan bahan segarnya. Selama pengeringan dapat terjadi perubahan warna, tekstur, aroma dan komponen gizi. Pada umumnya bahan pangan yang dikeringkan berubah warnanya menjadi coklat. Jika proses pengeringan dilakukan pada suhu terlalu tinggi, maka dapat menyebabkan terjadinya case hardening yaitu suatu keadaan dimana bagian luar (permukaan) bahan sudah kering sedangkan bagian sebelah dalamnya masih basah, sehingga akan menghambat penyerapan air (Muchtadi, 1997). Hall (1975), menyatakan bahwa faktor-faktor yang dapat mempengaruhi kecepatan pengeringan yaitu: 1). Faktor yang berhubungan dengan udara pengering seperi suhu, kecepatan
xxxi
volumetrik aliran udara pengering dan kelembaban udara. 2). Faktor yang berhubungan dengan sifat bahan yang dikeringkan seperti ukuran bahan, kadar air awal dan tekanan parsial air didalam bahan. Jenis pengeringan buatan dibedakan menjadi 2 kelompok yaitu pengeringan adiabatik dan pengeringan isothermik: a. Pengeringan adiabatik Yaitu pengeringan dimana panas dibawa ke alat pengering oleh udara panas. Udara yang telah dipanaskan akan memberi panas pada bahan yang akan dikeringkan dan sekaligus mengangkut uap air yang dikeluarkan oleh bahan. Alat pengering yang termasuk kelompok ini antara lain: cabinet dryer, bed dryer, air lift dryer, maupun vertical down flow concurrent dryer. b. Pengering isothermik Yaitu pengeringan yang didasarkan atas adanya kontak langsung antara bahan pangan dengan lembaran (plat) logam yang panas. Dalam hal ini ada yang menggunakan pompa vacum untuk mengeluarakan uap air bahan. Alat pengering yang termasuk kelompok ini antara lain: Drum dryer, vacum shelf dryer dan continous vacum dryer (Susanto dan Budi, 1994). 5. Response Surface Methodology (RSM) Dalam penelitian-penelitian yang berkaitan dengan optimasi proses, dewasa ini telah dikembangkan penggunaan suatu metode yang disebut Response Surface Methodology (RSM) yaitu suatu kumpulan teknik penyelesaian masalah dengan menggunakan matematika dan statistik dalam bentuk model matematika atau fungsi dan menganalisis masalah tersebut, respon yang ingin dicapai dipengaruhi oleh beberapa peubah sehingga respon tersebut berada pada titik optimumnya (Montgomery, 1983 dalam Santosa, dkk. 2002). Penggunaaan RSM untuk optimasi produk dan pengembangan pengolahan pangan telah banyak dilaporkan (Santosa, dkk. 2002).
xxxii
Tahap penentuan titik-titik optimum secara simultan dengan RSM dilakukan dengan 2 cara, yaitu dengan eksperimen manual terhadap 15 kombinasi dari ketiga parameter dan dengan perhitungan menggunakan
program
RSM.
Langkah
pertama dari
metode
permukaan respon adalah menentukan parameter mana yang dinyatakan sebagai variabel X1, X2, X3 dan seterusnya (Santosa, dkk. 2006). Biasanya didalam RSM waktu dan suhu dipilih sebagai X1 dan X2 sedangkan parameter lainnya dinyatakan sebagai X3 (Montgomery, 1991 dalam Santosa, dkk. 2002). Langkah selanjutnya adalah menemukan hubungan antara respon y dengan variabel independen X1 melalui persamaan polinomial orde satu (model orde I). Dinotasikan variabel-variabel independen dengan X1, X2, … , Xk. Variabel-variabel tersebut diasumsikan terkontrol oleh peneliti dan mempengaruhi variabel respon y yang diasumsikan sebagai variabel random. Jika respon dimodelkan secara baik dengan fungsi linear dari variabelvariabel independen Xi, maka aproksimasi fungsi dari model orde I adalah: k
y = b0 + å bi X i + e i =1
dengan y : variabel dependen (respon) Xi : faktor-faktor yang berpengaruh terhadap variabel respon, i = 1, 2, …, k ε : komponen residual (error) Selanjutnya pada keadaan mendekati respon, model orde dua atau lebih biasanya disyaratkan untuk mengaproksimasi respon karena adanya lengkungan (curvature) dalam permukaannya. Dalam banyak kasus, model orde dua dinyatakan seperti dibawah ini: k
k
i =1
i =1
y = b 0 + å b i X i + å b ii X 12 + åå b ij X i X j , i < j i
j
Analisis pengepasan permukaan respon orde dua sering disebut sebagai analisis kanonik. Metode kuadrat terkecil digunakan untuk
xxxiii
mengestimasi parameter-parameter pada fungsi-fungsi aproksimasi tersebut. Analisis permukaan respon selanjutnya digunakan untuk pengepasan permukaan. Jika pengepasan permukaan merupakan aproksimasi yang cukup baik dari suatu fungsi respon maka analisis pengepasan permukaan akan ekuivalen dengan analisis sistem yang aktual (Nuryanti dan Djati, 2008).
B. Kerangka Berfikir Terigu digunakan sebagai bahan baku industri pangan, namun untuk memenuhi kebutuhan tersebut, negara kita harus mengimpor terigu. Sampai sejauh ini, impor terigu dari tahun ke tahun semakin meningkat dengan makin berkembangnya industri pangan berbahan baku terigu. Dalam upaya mengurangi ketergantungan impor tepung terigu untuk memenuhi kebutuhan dalam negeri, maka perlu diupayakan pemberdayaan tepung yang berbahan dasar lokal, seperti tepung dari ubi jalar. Tujuan pemberdayaan tepung ubi jalar adalah sebagai bahan substitusi terigu untuk industri makanan olahan, sehingga dapat menghemat devisa negara. Salah satu bahan lokal yang berpotensi untuk dikembangkan menjadi tepung adalah ubi jalar, dan salah satunya adalah tepung dari ubi jalar oranye. Ubi jalar oranye mengandung ß-karoten yang cukup tinggi. Namun ada banyak faktor yang dapat mempengaruhi kestabilan karoten. Gregory (1996) dalam Legowo (2005), menyebutkan bahwa karoten stabil pada pH netral, alkali namun tidak stabil pada kondisi asam, adanya udara atau oksigen, cahaya dan panas. Karotenoid tidak stabil karena mudah teroksidasi oleh adanya oksigen dan peroksida. Selain itu, dapat mengalami isomerisasi bila terkena panas, cahaya dan asam. Isomerisasi dapat menyebabkan penurunan intensitas warna dan titik cair. Melalui optimasi proses, yaitu dengan variasi suhu dan waktu pengeringan
maka
dapat
diketahui
kondisi
proses
yang
dapat
mengoptimalkan kadar ß-karoten pada tepung ubi jalar oranye yang dihasilkan.
xxxiv
III. METODE PENELITIAN
A. Tempat dan Waktu Penelitian Penelitian ini dilaksanakan di Laboratorium Rekayasa Proses Pengolahan Pangan dan Hasil Pertanian, Jurusan Teknologi Hasil Pertanian, Fakultas Pertanian UNS Surakarta. Penelitian dilaksanakan pada bulan September sampai November 2009. B. Bahan dan Alat 1.
Bahan Bahan utama yang digunakan dalam penelitian ini adalah ubi jalar oranye (Ipomoea batatas L), atau nama lokalnya adalah “Tela Waluh” yang memiliki ciri-ciri umum: warna daging umbi jingga kemerahmerahan (oranye), dan warna kulit merah campur oranye. Ubi jalar diperoleh langsung dari petani ubi jalar di Tawangmangu. Bahan untuk analisa adalah aseton, petroleum eter, alumina aktif, natrium sulfat (Na2SO4) anhidrous, aquades, dan β-karoten murni.
2.
Alat Alat yang digunakan untuk pembuatan tepung antara lain pisau, telenan, baskom, panci, kompor, pengering cabinet dryer, termometer, blender/mesin penepung Disk Mill, dan saringan 80 mesh. Alat yang digunakan untuk analisa β-karoten adalah pipet ukur 10 ml, spektrofotometer, kuvet, pro pipet, labu takar 100 ml, corong pemisah, alat refluks, kolom kromatografi, dan pompa vakum. Sedangkan alat yang digunakan untuk analisa kadar air antara lain botol timbang, timbangan analitik, oven, penjepit cawan, dan desikator.
24
xxxv
C. Tahapan Penelitian 1.
Proses pendahuluan Ubi jalar segar dikupas, selama pengupasan ubi jalar yang telah dikupas direndam dalam air bersih untuk mengurangi terjadinya pencoklatan, dicuci bersih, diiris dengan ketebalan ± 2 mm, diblansir dengan cara mencelupkannya dalam air panas suhu 90 oC selama 30 detik.
2.
Proses pengeringan Proses pengeringan dilakukan dengan menggunakan cabinet dryer. Suhu pengering yang digunakan yaitu suhu 50 oC, 60 oC, dan 70 o
C. Hal ini didasarkan pada Karrer dan Jucker (1950) dalam Wijayanti
(2003), yang menyatakan bahwa ß-karoten akan rusak pada suhu di atas 60 oC. Waktu pengeringan didasarkan pada kadar air maksimal dimana chip masih bisa digiling. Berdasarkan hasil penelitian pendahuluan, dengan ketebalan irisan ubi jalar oranye ± 2 mm dan lama pengeringan 8 jam diperoleh kadar air chip yaitu ± 9 %. Berdasarkan hasil tersebut maka waktu pengeringan yang digunakan antara lain 6 jam, 7 jam, dan 8 jam.
xxxvi
3.
Pembuatan tepung ubi jalar oranye Ubi jalar segar
Pengupasan Pencucian Pengirisan, ketebalan ± 2 mm Pemblansiran Suhu 90 0C, 30 detik Pengeringan dalam cabinet dryer pada suhu 50 oC, 60 oC dan 70 oC selama 6, 7 dan 8 jam Analisa ß-karoten Chip ubi jalar
Penepungan Pengayakan (80 mesh)
Fraksi tidak lolos
Fraksi lolos Tepung ubi jalar oranye
Gambar 3.1 Diagram Alir Proses Pembuatan Tepung Ubi Jalar Oranye D. Metode Analisis Analisis kandungan ß-karoten dilakukan pada ubi jalar segar dan tepung ubi jalar oranye dengan menggunakan spektrofotometri (metode Carr Price dalam Anton Apriyantono, dkk. 1989). Analisa kadar air dengan metode Thermogravimetri (AOAC, 1970, Ragana, 1979 dalam Slamet Sudarmadji, dkk. 1997).
xxxvii
E. Rancangan Percobaan Penelitian ini menggunakan Response Surface Methodology (RSM). Dalam penelitian ini terdapat dua faktor yaitu suhu pengeringan yang dinyatakan sebagai variabel X1 dan waktu pengeringan sebagai variabel X2. Suhu pengeringan yang digunakan adalah suhu 50 oC, 60 oC dan 70 oC , dan waktu pengeringan yang dilakukan adalah 6, 7, dan 8 jam. Kombinasi RSM untuk kode dan tak kode disajikan pada Tabel 3.1: Tabel 3.1 Kode dan Tak Kode untuk Kombinasi RSM X1 (suhu pengeringan) Kode -1 0 o Tak kode ( C) 50 60 Ketetangan:
1 70
X2 (waktu pengeringan) Kode -1 0 Tak kode (jam) 6 7
1 8
-1): Nilai variabel terendah, 0) : nilai variabel medium 1): nilai variabel tertinggi.
Penelitian ini, dilakukan dua kali ulangan perlakuan dan dua kali ulangan analisa terhadap kadar ß-karoten, sehingga dihasilkan 36 kombinasi RSM dalam kode antara X1 dan X2. Kombinasi RSM dalam kode disajikan pada Tabel 3.2 berikut ini: Tabel 3.2 Kombinasi RSM dalam Kode
F. Analisis Data Data yang diperoleh kemudian dianalisis dengan metode RSM (Response Surface Methodology) menggunakan software Matlab 7.0.
xxxviii
IV. HASIL DAN PEMBAHASAN
Ubi jalar yang digunakan dalam penelitian ini adalah ubi jalar berjenis oranye yang berasal dari Tawangmangu. Hasil analisa terhadap kadar air dan kadar ß-karoten pada ubi jalar segar dan tepung ubi jalar oranye dengan variasi suhu dan waktu pengeringan disajikan pada Tabel 4.1. Tabel 4.1 Kadar Air dan Kadar ß-karoten Ubi Jalar Segar dan Tepung Ubi Jalar Oranye
Keterangan: R1) ulangan perlakuan 1, R2) ulangan perlakuan 2.; (1) ulangan analisis 1. (2) ulangan analisis 2
Dari Tabel 4.1 diatas dapat diketahui bahwa kandungan ß-karoten ubi jalar segar oranye yang berasal dari Tawangmangu berkisar antara 1521.152716.24 µg/100g (wb). Nilai tersebut masuk dalam kisaran kadar ß-karoten ubi jalar oranye pada penelitian Anonymous (2006) dan Cordell (2005) dalam Nareswari, dkk. (2006), yang berkisar antara 225,56 sampai 8509 µg/100g (wb) maupun hasil penelitian menurut Hasyim dan Yusuf yaitu 9900 µg/100g (wb). Betakaroten merupakan salah satu unsur pokok dalam bahan pangan yang mempunyai peranan sangat penting, yaitu memberikan kontribusi terhadap warna bahan pangan (warna oranye) dan juga nilai gizi sebagai provitamin A (Goldman et al, 1983 dalam Histifarina, dkk. 2004). Herastuti, dkk. (1993) dalam
28 xxxix
Histifarina, dkk. (2004), menjelaskan bahwa proses pengeringan dan penepungan mengakibatkan penurunan kadar α dan ß-karoten. Selain itu, mutu produk yang dikeringkan juga dipengaruhi oleh suhu dan waktu pengeringan. Perbedaan suhu dan waktu pengeringan akan berpengaruh terhadap kadar air bahan. Semakin tinggi temperatur pada proses pengeringan, maka kadar air akan semakin kecil (Istadi, dkk. 2002). Dari Tabel 4.1 dapat dilihat bahwa semakin tinggi suhu pengeringan dan semakin lama waktu pengeringan, maka kadar air tepung ubi jalar oranye semakin menurun. Pada pengeringan dengan suhu 50 oC dan waktu pengeringan 6 jam menujukkan kadar air yang paling tinggi yaitu berkisar antara 9.05-10.44 %. Sedangkan proses pengeringan dengan suhu 70 oC selama 8 jam memiliki kadar air yang paling rendah yaitu berkisar antara 5.10-6.86 %. Kadar ß-karoten mengalami penurunan setelah dibuat tepung, penurunan kadar ß-karoten dapat dilihat dengan membandingkan antara ubi jalar segar (db) dengan tepung ubi jalar (db) Penurunan kadar ß-karoten ini terjadi pada masingmasing suhu baik pada suhu 50 oC, 60 oC maupun suhu 70 oC. Untuk dapat mengetahui seberapa besar prosentase penurunan kadar ß-karoten dengan adanya interaksi antara suhu dan waktu pengeringan, maka dapat dilihat pada Tabel 4.2 berikut ini: Tabel 4.2 Prosentase Penurunan ß-karoten dari Ubi Jalar Segar menjadi Tepung
6 jam
Suhu pengeringan (T oC) dan waktu pengeringan (jam) 50 oC 60 oC 70 oC 7 jam 8 jam 6 jam 7 jam 8 jam 6 jam 7 jam
8 jam
29.43 43.39 49.43 49.20
26.49 26.83 43.93 43.72
21.37 21.18 54.44 54.24
Sampel
a. R1 (1) b. R1 (2) c. R2 (1) d. R2 (2)
18.76 19.08 54.27 53.94
27.51 27.76 65.15 64.96
25.15 25.30 49.61 49.19
22.21 22.98 64.63 64.47
23.72 23.35 38.28 37.95
22.65 22.71 32.18 32.43
Keterangan: R1) ulangan perlakuan 1, R2) ulangan perlakuan 2 (1) ulangan analisa 1, (2) ulangan analisa 2
Dari Tabel 4.2 diatas dapat diketahui bahwa prosentase penurunan kadar ß-karoten berkisar antara 21.37 % sampai 65.15 %. Prosentase penurunan kadar ßkaroten pada penelitian ini masih berada dibawah dari penelitian yang telah dilakukan oleh Herastuti (1981) dalam Setyabudi (1994), yang melaporkan bahwa kerusakan ß-karoten karena proses penepungan sebesar 67 %.
xl
Dibawah ini ditampilkan Gambar 4.1 yang menunjukkan prosentase penurunan kadar ß-karoten dari ubi jalar oranye segar menjadi tepung.
Gambar 4.1 Diagram Batang Prosentase Penurunan Kadar ß-karoten pada berbagai Suhu dan Waktu Pengeringan Dari Gambar 4.1 diatas dapat dilihat bahwa prosentase penurunan kadar ß-karoten yang paling tinggi terjadi pada suhu 60 oC. Kerusakan ß-karoten selama pembuatan tepung ubi jalar oranye merupakan sesuatu hal yang sulit dikendalikan. Karoten memiliki sifat yang sangat rentan terhadap oksigen, panas, cahaya serta tidak stabil pada kondisi asam (Gredory, 1996 dalam Legowo, 2005). Selama proses pengeringan, panas yang mengalir pada bahan akan mendegradasi karoten. Menurut Karrer dan Jucker (1950) dalam Setyabudi (1994), degradasi thermal karoten menyebabkan pemutusan rantai karoten yang akan merusak karoten, sehingga intensitas warna karoten menjadi menurun. Dengan demikian, kadar ßkaroten pun juga akan menurun. Adanya oksigen bebas yang kontak dengan irisan ubi jalar oranye selama proses pengeringan dapat menurunkan intensitas warna dari chip yang dihasilkan. Sebab didalam ubi jalar terdapat senyawa yang menyebakan terjadinya reaksi pencoklatan (browning). Menurut Onwueme (1978) dalam Ginting (2006), pada ubi jalar terdapat senyawa yang tidak berbahaya bagi kesehatan tetapi dapat
xli
mempengaruhi mutu dari ubi jalar itu sendiri. Senyawa tersebut berupa ipomeaemarone, furanoterpen, koumarin dan polifenol yang terbentuk di dalam jaringan pada saat ubi jalar terluka atau dikupas saat pengolahan karena kontak dengan oksigen. Selain menimbulkan rasa pahit, senyawa polifenol khususnya juga dapat menyebabkan warna umbi menjadi gelap atau coklat yang dapat terikut pada produk akhirnya. Dengan demikian, semakin besar luas permukaan umbi maka kemampuan untuk kontak dengan oksigen akan semakin besar, sehingga kemampuan untuk terjadi browning juga semakin besar, terjadinya reaksi ini akan dipercepat oleh adanya panas. Irisan umbi didalam cabinet dryer, sedikit banyak terjadi kontak dengan oksigen bebas, dengan adanya panas dari alat pengering maka irisan umbi akan mudah terjadi pencoklatan. Meskipun didalam penelitian ini telah dilakukan blanching untuk mengurangi aktivitas enzim maupun senyawa-senyawa yang terdapat pada ubi jalar oranye, namun sedikit masih terjadi pencoklatan pada chip yang dihasilkan. Faktor lain yang menyebabkan penurunan kadar ß-karoten pada pembuatan tepung ubi jalar oranye adalah proses penepungan. Pada proses penepungan, terjadi gesekan yang terus-menerus antara partikel-partikel tepung ubi jalar oranye dengan dinding mesin penepung sehingga menghasilkan panas yang cukup besar. Selama proses penggilingan juga terjadi kontak dengan oksigen yang tidak dapat dihindarkan keberadaanya. Untuk mengetahui kondisi proses yang optimum terhadap prosentase penurunan kadar ß-karoten tepung ubi jalar oranye, pada penelitian ini digunakan Metode Permukaan Respon (Response Rurface Methodology). Pada penelitian ini, digunakan 2 faktor yaitu suhu pengeringan dan waktu pengeringan. Suhu pengeringan dinyatakan sebagai variabel X1 dan waktu pengeringan sebagai variabel X2. Dari masing-masing variabel X, ditentukan titik minimum (titik medium) sebagai titik tengah tak kode kemudian ditentukan titik bawah tak kode dan titik atas tak kode berupa titik-titik dibawah dan diatas titik tengah dengan interval yang sama dalam satu variabel. Pada penelitian ini interval untuk X1 adalah 10, sebab X1 (suhu pengeringan) terdiri dari suhu 50 oC, 60 oC dan 70 oC
xlii
sedangkan interval untuk X2 adalah 1, sebab X2 (waktu pengeringan) yang digunakan antara lain 6, 7, dan 8 jam. Kombinasi RSM untuk kode dan tak kode disajikan pada Tabel 4.3 Tabel 4.3 Kode dan Tak Kode untuk Kombinasi RSM X1 (suhu pengeringan) Kode -1 0 o Tak kode ( C) 50 60 Ketetangan:
1 70
X2 (waktu pengeringan) Kode -1 0 Tak kode (jam) 6 7
1 8
-1): Nilai variabel terendah, 0) : nilai variabel medium 1): nilai variabel tertinggi.
Pada Tabel 4.3 diatas untuk variabel X1 (suhu pengeringan), suhu 60 oC merupakan titik minimum sebagai titik tengah tak kode, sedangkan suhu 50 oC sebagai titik bawah kode dan suhu 70 oC sebagai titik atas tak kode. Untuk variabel X2 (waktu pengeringan), yang menjadi titik minimum sebagai titik tengah tak kode adalah waktu pengeringan 7 jam, sedangkan waktu pengeringan 6 jam sebagai titik bawah kode dan waktu pengeringan 8 jam sebagai titik atas tak kode. Dari Tabel 4.3 dibuat 36 kombinasi RSM (secara kode) antara variabel X1 dan X2, sebab pada penelitian ini dilakukan 2 kali ulangan perlakuan dan 2 kali ulangan analisa. Kombinasi RSM dalam kode disajikan pada Tabel 4.4. Kemudian melakukan eksperimen terhadap 36 kombinasi RSM (secara tak kode) dari Tabel 4.4 tersebut. Hasil eksperimen yang diperoleh disajikan pada Tabel 4.5. Pada penelitian ini digunakan RSM berorde dua sehingga harus dicari nilai X 12 yang berasal dari masing-masing nilai X1, dan nilai X 22 yang berasal dari masing-masing nilai X2. Untuk bisa mencari masing-masing nilai X 12 maupun X 22 , terlebih dahulu harus dicari nilai C-nya yaitu dengan rumus seperti dibawah ini: m
C=
åx i =1
M m
C=
2
1
åx i =1
M
=
- 12 + -12 + .... + 12 2 = .................... 36 3
( untuk X 12 )
2 2
- 12 + -12 + .... + 12 2 = = ...................... 36 3
xliii
( untuk X 22 )
Setelah didapatkan nilai C, untuk mengisi kolom X 12 yaitu dengan cara menguadratkan masing-masing nilai X1 lalu dikurangkan dengan C, begitu juga untuk mengisi kolom X 22 , masing-masing nilai X2 dikuadratkan dan dikurangkan dengan nilai C, seperti berikut ini: i) - 12 -
2 2 = 3 3
2 2 2 ii) 0 - 3 = - 3
xliv
Sedangkan untuk mengisi kolom dengan variabel X1X2, maka tinggal mengalikan masing-masing nilai pada kolom X1 dengan masing-masing nilai pada kolom X2. Dari semua perhitungan tersebut dapat ditabulasikan pada Tabel 4.6. Tabel 4.6 Tabulasi Nilai dari masing-masing Variabel No.
B0 *
X1
X2
1. 1 -1 -1 2. 1 -1 -1 3 1 -1 -1 4. 1 -1 -1 5. 1 0 -1 6. 1 0 -1 7. 1 0 -1 8. 1 0 -1 9. 1 1 -1 10. 1 1 -1 11. 1 1 -1 12. 1 1 -1 13. 1 -1 0 14. 1 -1 0 15. 1 -1 0 16. 1 -1 0 17. 1 0 0 18. 1 0 0 19. 1 0 0 20. 1 0 0 21. 1 1 0 22. 1 1 0 23. 1 1 0 24. 1 1 0 25. 1 -1 1 26. 1 -1 1 27. 1 -1 1 28. 1 -1 1 29. 1 0 1 30. 1 0 1 31. 1 0 1 32. 1 0 1 33. 1 1 1 34. 1 1 1 35. 1 1 1 36. 1 1 1 Keterangan: *) B0 selalu diisi 1
X 12
X 22
X1X 2
Y
1/3 1/3 1/3 1/3 -2/3 -2/3 -2/3 -2/3 1/3 1/3 1/3 1/3 1/3 1/3 1/3 1/3 -2/3 -2/3 -2/3 -2/3 1/3 1/3 1/3 1/3 1/3 1/3 1/3 1/3 -2/3 -2/3 -2/3 -2/3 1/3 1/3 1/3 1/3
1/3 1/3 1/3 1/3 1/3 1/3 1/3 1/3 1/3 1/3 1/3 1/3 -2/3 -2/3 -2/3 -2/3 -2/3 -2/3 -2/3 -2/3 -2/3 -2/3 -2/3 -2/3 1/3 1/3 1/3 1/3 1/3 1/3 1/3 1/3 1/3 1/3 1/3 1/3
1 1 1 1 0 0 0 0 -1 -1 -1 -1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 -1 -1 -1 -1 0 0 0 0 1 1 1 1
29.43 43.39 49.43 49.20 27.51 27.76 65.15 64.96 23.72 23.35 38.28 37.95 26.49 26.83 43.93 43.72 25.15 25.30 49.61 49.19 22.65 22.71 32.18 32.43 18.76 19.08 54.27 53.94 22.21 22.98 64.63 64.47 21.37 21.18 54.44 54.24
Dari Tabel 4.6 selanjutnya dilakukan fitting respon dengan langkahlangkah sebagai berikut:
xlv
1). Membuat matrik X berukuran 36 x 6 dan matrik Y berukuran 36 x 1.
Matrik X berukuran 36 x 6 diatas, selanjutnya dibuat transpose matrik X atau ( X ' ) seperti dibawah ini:
xlvi
2). Mengalikan transpose dari matrik X dengan matrik X
(X ' X ) =
36
0
0
0
0
0
0 0
24 0
0 24
0 0
0 0
0 0
0 0
0 0
0 0
8 0
0 8
0 0
0
0
0
0
0
16
( X 'X )
3). Mengalikan matrik X ' dengan matrik Y 1351.9 - 74 ( X 'Y ) =
- 8. 6 - 58.3 50.4 53.3
4). Mencari nilai b melalui persamaan
( XX ') = b( X 'Y ),
maka b = ( XX ')
-1
( X 'Y )
sehingga didapatkan nilai b seperti dibawah ini:
b=
b0
37.5525
b1
- 3.0821
b2 b3
=
- 0.3567 - 7.2862
b4
6.3050
b5
3.3331
5). Setelah didapatkan nilai b, maka masing-masing nilai b dimasukkan dalam fungsi respon yaitu seperti dibawah ini: 2 Y = b + b X + b X + b X 2 + .... + b X n + b X X + ... + b X X 0 1 1 n n 11 1 nn 12 1 2 n - 1.n n - 1 n 2 2 Y = 37.5525 - 3.0821 X 1 - 0.3567 X 2 - 7.2862 X 1 + 6.3050 X 2 + 3.3331 X 1 X 2
Karena nilai C yang telah diperoleh adalah 2/3, maka nilai b0 menjadi: b0 =37.5525-[2/3(-7.2862)]-[2/3(6.3050)] = 38.20663
Sehingga fungsi responnya menjadi: 2 2 Y = 38.20663 - 3.0821 X 1 - 0.3567 X 2 - 7.2862 X 1 + 6.3050 X 2 + 3.3331 X 1 X 2
xlvii
6). Untuk mengetahui bentuk fungsi respon yang diperoleh pada poin nomer 5 diatas, maka terlebih dahulu menghitung nilai eigen value dari λ1 dan λ2 b11 - l 1 / 2b12 1 / 2b12
b22 - l
- 7.2862 - l 1 / 2(3.3331) 1 / 2(3.3331)
l 12 =
=0
6.3050 - l
l 12 =
- b ± b 2 - 4ac 2a - (0.9812) ± 0.9812 2 - 4.1( -48.71688)
=0
l + 0.9812l - 48.71688 = 0 2
l1 = -7.4876
2.1
l 2 = 6.5064
Karena λ1 dan λ2 positif, maka gambar responnya berbentuk sadel seperti yang terlihat pada Gambar 4.2, sedangkan untuk melihat kedalam bentuk contour dapat dilihat pada Gambar 4.3.
Gambar 4.2 Surface Contour plot
Gambar 4.3 Contour plot
xlviii
7). Untuk mencari titik stasioner dari gambar respon tersebut diatas, maka dengan mencari nilai X1 dan X2 dari persamaan fungsi respon dibawah ini: 2 2 Y = 38.20663 - 3.0821 X 1 - 0.3567 X 2 - 7.2862 X 1 + 6.3050 X 2 + 3.3331 X 1 X 2
Berdasarkan persamaan respon tersebut, maka nilai X1 dan X2 dicari dengan penurunan fungsi terhadap X1 dan X2 berikut ini: dY = -3.0821 - 14.5724 X 1 + 3.3331X 2 = 0 dX 1 dY = -0.3567 + 12.61X 2 + 3.3331X 2 = 0 dX 2
Dari kedua persamaan tersebut diperoleh X1 = -0.1933, X2 = 0.0794 Selanjutnya nilai X1 dan X2 disubstitusikan kedalam persamaan respon, sehingga diperoleh nilai Y.
Y = 38.20663 - 3.0821(-0.1933) - 0.3567 (0.0794) - 7.2854 (-0.1933 2 ) + 6.3046 (0.0794 2 ) + 3.3331(-0.1933)(0.0794) = 38.4904 Dengan demikian, titik stasioner dari fungsi respon bentuk sadel tersebut adalah (38.4904; -0.1933; 0.0794) 8). Setelah didapatkan kode X 1 = -0.1933 , X 2 = 0.0794 dan Y=38.4904, maka dapat dicari suhu dan waktu pengeringan yang optimal dengan cara interpolasi linear. Dari hasil perhitungan X 1 = -0.1933 diinterpolasi menjadi 58.067 oC dan untuk X 2 = 0.0794 diinterpolasi menjadi 7.0794 jam. Dengan demikian, kondisi proses yang optimal pada pembuatan tepung ubi jalar oranye adalah pada suhu pengeringan 58.067
o
C dengan waktu
pengeringan 7.0794 jam. Untuk menghasilkan prosentase penurunan kadar ßkaroten yaitu sebesar 38.4904 %. V. KESIMPULAN DAN SARAN
A. KESIMPULAN Hasil dari penelitian ini menunjukkan bahwa dengan menggunakan Response Surface Methodology (RSM), kondisi optimum pada pembuatan tepung
xlix
ubi jalar oranye adalah pada suhu pengeringan 58.067 oC dan waktu pengeringan 7.0794 jam, dengan dihasilkan
prosentase penurunan kadar ß-karoten yaitu
sebesar 38.4904 %.
B. SARAN Saran yang dapat diberikan dalam penelitian ini yaitu perlu dilakukan penelitian lebih lanjut mengenai sifat fisika dan kimiawi tepung ubi jalar oranye pada kondisi proses optimum yaitu pada suhu pengeringan 58 oC dengan waktu pengeringan 7 jam.
DAFTAR PUSTAKA Almatsier, Sunita. 2001. Prinsip Dasar Ilmu Gizi. Gramedia Pustaka Utama. Jakarta. Setyabudi, M. Irawan.1994. Potensi Tepung Wortel sebagai Sumber ß-karoten dan Pewarna Alami Pada Geplak. Skripsi. Fakultas Teknologi Pertanian Universitas Gadjah Mada Yogyakarta. Anonim, 2002. Wortel Si Jingga yang Sarat Vitamin. http://www.ayahbunda.co.id/Artikel/Gizi+dan+Kesehatan/wortel.si.jingga.y ang.sarat.vitamin/001/001/587/33 (diakses tanggal 29 Desember 2009). Anonim. 2004. Wortel tak hanya Atasi Sakit Mata. http://cybermed.cbn.net.id/cbprtl/common/ptofriend.aspx?x=Natural+Heali ng. (diakses tanggal 29 Desember 2009). Anonim1. 2008. Kandungan Ubi Jalar. (diakses tanggal 31 Maret 2009).
http://www.whandi.net/cetak.php
Anonim2. 2008. Ubi Jalar Kaya Zat Gizi dan Serat. http://www.susukolostrum.com. (diakses tanggal 28 Mai 2009). (diakses tanggal 31 Maret 2009). 39 Anonim. 2009. Tabloid Agrina. http://www.agrina-online.com/show_article.php. (diakses tanggal 31 Maret 2009). Antarlina, S.S. 1993. Kandungan Gizi, Mutu Tepung Ubi Jalar serta Produk Olahannya. Laporan bulanan. Balai Penelitian Tanaman Pangan. Malang. 19 hlm. Antarlina, S.S. dan J.S. Utomo. 1999. Proses Pembuatan dan Penggunaan Tepung Ubijalar untuk Produksi Pangan. Balitkapi No. 15: 30-44.
l
Apraidji, Wied Harry. 2006. Khasiat ubi jalar. http://www.pitoyo.com/mod.php? (diakses 20 Mei 2009). Apriyantono, Anton, dkk. 1989. Analisis Pangan. PAU Pangan dan Gizi. IPB Deddy, Muctadi. 1989. Petunuk laboratorium Evaluasi Nilai Gizi Pangan. PAU Pangan dan Gizi IPB. Bogor. Dwiyanto, Kusuma dan Bambang Setiadi. 2008. Plasma Nutfah dalam Pengelolaan Pemanfaatan dan Pelestarian Sumberdaya Genetik Pertanian. http://task-list.blogspot.com/2008_05_01_archive.html (diakses tanggal 5 Juli 2009). Ginting, Erliana, dkk. 2006. Teknologi Pasca Panen Ubi Jalar Mendukung Diversifikasi Pangan Dan Pengembangan Agroindustri. Balitkapi. Malang. Bul. Palawija No. 11: 15–28. Ginting Erliana, Nila Prasetiaswati, dan Yudi Widodo. 2007. Peningkatan Daya Guna dan Nilai Tambah Ubi Jalar Berukuran Kecil melalui Pengolahan Menjadi Saos dan Selai. Buletin Palawija No. 11: 15-28. 40 Harli, Mohamad. 2000. Ubi Jalar Kurangi Resiko Buta. http://www.mailarchive.com/
[email protected]/msg17771.htm (diakses 20 Mei 2009). Hasyim, Ashol dan M. Yusuf. 2007. Ubi Jalar Kaya Antosianin Pilihan Pangan Sehat. Puslitbangtan. Bogor. www.puslittan.bogor.net. (diakses tanggal 5 Juni 2009). Hasyim, Ashol dan M. Yusuf. 2008. Diversifikasi Produk Ubi Jalar sebagai Bahan Pangan Substitusi Beras. Badan Litbang Pertanian, Malang. Tabloid Sinar Tani, 30 Juli 2008. Heriyanto dan A. Winarto. 1999. Prospek Pemberdayaan Tepung Ubi Jalar sebagai Bahan Baku Industri Pangan. Balitkapi No.15: 17-29 Heriyanto dan Leenawaty Limantara. 2009. Produksi Karotenoid Oleh Khamir Rhodotorula Sp. Eksplanasi Volume 4 Nomor 7. Histifarina, D., D. Musaddad, dan E. Murtiningsih. 2004. Teknik Pengeringan dalam Oven untuk Irisan Wortel Kering Bermutu. Balai Penelitian Tanaman Sayuran. Jurnal Hortikultura 14(2):107-112Silalahi, Jansen. 2006. Makanan Fungsional. Kanisius. Yogyakarta. Istadi, dkk. 2002. Konstanta Pengeringan Dalam Sistem Pengeringan Lapis Tipis (Thin Layer Drying). Prosiding Seminar Nasional Teknologi Proses Kimia. UNDIP Semarang. Legowo, Antono. 2005. Pengaruh Blanching terhadap Sifat Sensoris dan Kadar Provitamin Tepung Labu Kuning. Skripsi. Fakultas Teknologi Pertanian Universitas Gadjah Mada Yogyakarta. Low, Jan W. et al. 2007. Lebih Sehat dengan Ubi Jalar Oranye. http//:www salam.leisa.info/index.pdf (diakses 20 Mei 2009).
li
Muchtadi, Tien R. 1997. Petunjuk Laboratorium Teknologi Proses Pengolahan Pangan. PAU Pangan dan Gizi IPB. Bogor. Nuryanti dan Djati H Salimy. 2009. Metode Permukaan Respon dan Aplikasinya pada Optimasi Eksperimen Kimia. Pusat Pengembangan Energi Nuklir. Batan. Risalah Lokakarya Komputasi dalam Sains dan Teknologi Nuklir: 6-7 Agustus 2008 (373-391). Rukmini, S. dkk. 1985. Stabilitas Provitamin A dalam Pembuatan Tepung Wortel (Daucus Carota L.). Nomor 1 tahun ke-8. Forum Pasca Sarjana. IPB. Bogor. Santosa, dkk. 2002. Penggunaan Response Surface Methodology untuk Optimasi Proses Dekafeinasi Menggunakan Kitosan dari Kulit Udang. Jurnal Teknologi Industri Pangan Vol. XIII No.1. Setyabudi, M. Irawan.1994. Potensi Tepung Wortel sebagai Sumber ß-karoten dan Pewarna Alami Pada Geplak. Skripsi. Fakultas Teknologi Pertanian Universitas Gadjah Mada Yogyakarta. Silalahi, Jansen. 2006. Makanan Fungsional. Kanisius. Yogyakarta. SNI 01–4493–1998. Ubi Jalar. Badan Standarisasi Nasional Indonesi. Sudarmadji, Slamet, Bambang Haryono dan Suhardi. 1989. Prosedur Analisa Bahan Makanan dan Pertanian. PAU Pangan dan Gizi UGM. Yogyakarta. Susanto, Tri dan Budi Saneto. 1994. Teknologi Pengolahan Hasil Pertanian. Bina Ilmu. Surabaya. Sutoro dan Minantyorini. 2003. Karakterisasi Ukuran dan Bentuk Umbi Plasma Nutfah Ubi Jalar. Balai Penelitian Bioteknologi dan Sumberdaya Genetik Pertanian, Bogor. Buletin Plasma Nutfah Vol.9 No.2. Utomo, Joko Susilo dan Sri Satya Antarlina. 2002. Tepung Instan Ubi Jalar untuk Pembuatan Roti Tawar. Majalah Pangan. No.38/XI/Januari Wahyuni, T.S, M. Jusuf, dan St. A. Rahayuningsih. 2005. Aksesi Plasma Nutfah Ubi Jalar Berkandungan Betakaroten Tinggi. Balai Penelitian Tanaman Kacang-kacangan dan Umbi-umbian. Malang. Widowati, S. 2009. Tepung Aneka Umbi Sebuah Solusi Ketahanan Pangan. Balai Besar Penelitian dan Pengembangan Pascapanen Pertanian. Tabloid Sinar Tani Wijayanti, Heri. 2003. Forfifikasi ß-karoten Buah Labu Kuning (Cucurbita maxima) pada Pembuatan Kue Wingko. Skripsi. Fakultas Teknologi Pertanian Universitas Gadjah Mada Yogyakarta. Wiradimadja, Rachmat, Handi Burhanuddin, dan Deny Saefulhadjar. 2009. Peningkatan Kadar Vitamin – A Pada Telur Ayam Melalui Penggunaan Daun Katuk (Sauropus Androgynus L.Merr) dalam Ransum1. www//http: pustaka.unpad.ac.id/wp (di akses tanggal 15 Mei 2009). Wirakartakusumah, M.A. dkk. 1989. Prinsip Teknik Pangan. PAU Pangan dan
lii
Gozi IPB. Bogor. Yudawati, Ari. 2004. Ekstraksi Karoteid Ubi Jalar (Ipomoea batatas L.): Pengaruh Ukuran Partikel Tepung Ubi Jalar terhadap Efisiensi Ekstraksi Karotenoid. Skripsi. Fakultas Teknologi Pertanian Universitas Gadjah Mada Yogyakarta. Zuraida, Nani dan Yati Supriyati. 2001. Usaha tani Ubi Jalar sebagai bahan Pangan Alternatif dan Diversifikasi Sumber Karbohidrat. Balai Penelitian Bioteknologi Tanaman pangan, Bogor. Bulletin Agro-Bio, 4(1):13-23.
LAMPIRAN LAMPIRAN 1: Prosedur Analisa a. Analisa β-karoten Analisa
β-karoten menggunakan metode Carr Price dalam Anton
Apriyantono, dkk (1989), β-karoten diekstraksi dengan campuran asetonpetroleum eter kemudian dipisahkan dari zat-zat lain dengan kolom kromatografi menggunakan campuran alumunium oksida aktif. β-karoten diukur serapannya pada panjang glombang 450 nm. 1. Pembuatan standar a. Timbang 10 mg β-karoten murni, masukkan dalam labu takar 100 ml lalu encerkan dengan petroleum eter (PE) sampai tanda tera. b. Encerkan 1 ml larutan diatas dengan petroleum eter sampai 10 ml. c. Pipet larutan 0,1; 0,2; 0,3; 0,4; dan 0,5 ml. Masing-masing diencerkan dengan petroleum eter sampai 10 ml. d. Ukur optical density (OD) pada 39 panjang gelombang 452 nm, dengan menggunakan petroleum eter sebagai blanko. 2. Ekstraksi sampel segar a. Potong sampel sekecil mungkin, haluskan dengan blender b. Timbang sampel 1-2 gram, diekstrak dengan menggunakan larutan aceton-petroleum eter (1:1) sebanyak 25 ml c. Saring ekstrak, ampas yang masih tersisa dicuci berulang-ulang dengan menggunakan larutan tersebut.
liii
d. Masukkan filtrat kedalam corong pemisah, cuci dengan 100 ml air suling sebanyak 3 kali. Akan terbentuk 2 lapisan, lapisan atas yang berwarna kuning berisi karoten dan PE, sedangkan lapisan bawah yang bening berisi aceton dan air. e. Ambil lapisan atas filtrat kemudian masukkan kedalam erlenmeyer, tambahkan natrium sulfat (Na2SO4) anhydrous. f. Ditambahkan PE, encerkan sampai volume tertentu ( misal 25 ml).
3. Ekstraksi sampel kering (tepung) a. Timbang sampel ± 1 gram, tambahkan aceton-petroleum eter (1:1) sebanyak 25 ml dan refluks selama 1 jam. b. Saring ekstrak dan tepatkan menjadi 100 ml dengan PE. 4. Kromatografi kolom a. Siapkan kolom kromatografi, tempatkan sumbat dari kapas atau wool kedalam bagian yang menyempit dari kolom tersebut. b. Masukkan adsorben yaitu alumina aktif sampai terbentuk kolom adsorben 10 cm tingginya. c. Tambahkan Na2SO4 anhydrous setinggi 1 cm diatas kolom adsorben. d. Pipet 5-10 ml ekstrak yang akan dikromatografikan ke dalam kolom. e. Lakukan elusi dengan menggunakan eluen (PE-aceton 10:1) (kira-kira sebanyak 10 ml). β-karoten bergerak mendahului pigmen-pigmen lainnya. Terus lakukan eluen sampai seluruh warna kuning oranye keluar dari kolom. Elusi diakhiri apabila eluen yang keluar dari kolom sudah tidak berwarna lagi. f. Masukkan eluat kedalam labu ukur 100 ml dan encerkan dengan eluen sampai tanda tera. g. Ukur pada panjang gelombang 452 nm dengan petroleum eter sebagai blanko. Perhitungan β-karoten:
liv
β-karoten (µg/100 g) =
C x Fp x 100 B
Keterangan: C = konsentrasi larutan yang terbaca pada kurva standar (µg/ml). Fp = faktor pengenceran B = berat sampel (gram)
b. Analisis Kadar Air cara Thermogravimetri Analisis terhadap kadar air dilakukan pada ubi jalar segar dan tepung ubi jalar (AOAC, 1970, Ragana, 1979 dalam Slamet Sudarmadji, dkk. (1997). Cara kerja: 1. Timbang sampel yang berupa serbuk/ yang telah dihaluskan 1-2 gram dalam botol timbang yang telah diketahui beratnya. 2. Dikeringkan dalam oven pada suhu 100-105 oC, selama 3-5 jam. 3. Didinginkan dalam desikator dan ditimbang. 4. Panaskan lagi dalam oven 30 menit. 5. Didinginkan dalam desikator dan ditimbang. 6. Selisih penimbangan 0.2 mg.
Perhitungan kadar air: Berat sampel (gram) = W1 Berat sample setelah dikeringkan = W2 Kehilangan berat (gram) = W3 Persen kadar air (dry basis) = Persen kadar air (wet basis) =
W3 x 100% W2 W3 x 100% W1
lv
LAMPIRAN 2: Hasil Analisa Kadar Air Tabel Hasil Analisa Kadar Air Ulangan perlakuan II
Ulangan perlakuan I No.
Sampel
KA %(wb)
No.
lvi
Sampel
KA %(wb)
1.
2.
3.
a. Ubi jalar segar T 50 oC Ulangan I Ulangan II b. T 50 oC, 6 jam Ulangan I Ulangan II c. T 50 oC, 7 jam Ulangan I Ulangan II d. T 50 oC, 8 jam Ulangan I Ulangan II a. Ubi jalar segar T 60 oC Ulangan I Ulangan II b. T 60 oC, 6 jam Ulangan I Ulangan II c. T 60 oC, 7 jam Ulangan I Ulangan II d. T 60 oC, 8 jam Ulangan I Ulangan II a. Ubi jalar segar T 70 oC Ulangan I Ulangan II b. T 70 oC, 6 jam Ulangan I Ulangan II c. T 70 oC, 7 jam Ulangan I Ulangan II d. T 70 oC, 8 jam Ulangan I Ulangan II
1. 71.1130 70.5834 9.0468 9.0608 8.9310 8.8721 8.4463 8.3814 2. 71.8756 71.8971 7.6653 7.7226 6. 3798 6.2016 6.2011 6.1326 3. 71.6752 71.6865 6.6849 6.7988 6.4043 6.3283 6.0989 5.9967
a. Ubi jalar segar T 50 oC Ulangan I Ulangan II b. T 50 oC, 6 jam Ulangan I Ulangan II c. T 50 oC, 7 jam Ulangan I Ulangan II d. T 50 oC, 8 jam Ulangan I Ulangan II a. Ubi jalar segar T 60 oC Ulangan I Ulangan II b. T 50 oC, 6 jam Ulangan I Ulangan II c. T 50 oC, 7 jam Ulangan I Ulangan II d. T 50 oC, 8 jam Ulangan I Ulangan II a. Ubi jalar segar T 70 oC Ulangan I Ulangan II b. T 70 oC, 6 jam Ulangan I Ulangan II c. T 70 oC, 7 jam Ulangan I Ulangan II d. T 70 oC, 8 jam Ulangan I Ulangan II
Perhitungan Kadar Air Rumus : Kadar Air = ( BBT + BS )awal - ( BBT + BS ) akhir x100%
10.3744 10.4405 9.7668 9.8043 8.9417 8.9815 71.8786 71.7544 8.4649 8.5318 8.3469 8.4978 7.3073 7.3541 71,7751 71,6757 7.5057 7.6729 7.1545 7.1625 6.8579 6.8294
Ketetangan: BBT = berat botol timbang BS = berat sampel
BS
LAMPIRAN 3: Hasil Analisa β-karoten Tabel Hasil Pembacaan Absorbansi Sampel pada Ulangan Perlakuan I Berat sample Keterangan No. Sampel Ǻ (gr)
lvii
72.2605 72.0274
1.
2.
3.
a. Ubi jalar segar T 50 oC Ulangan I Ulangan II b. T 50 oC, 6 jam Ulangan I Ulangan II c. T 50 oC, 7 jam Ulangan I Ulangan II d. T 50oC, 8 jam Ulangan I Ulangan II a. Ubi jalar segar T 60 oC Ulangan I Ulangan II b. T 60 oC, 6 jam Ulangan I Ulangan II c. T 60 oC, 7 jam Ulangan I Ulangan II d. T 60 oC, 8 jam Ulangan I Ulangan II a. Ubi jalar segar T 70 oC Ulangan I Ulangan II b. T 70 oC, 6 jam Ulangan I Ulangan II c. T 70 oC, 7 jam Ulangan I Ulangan II d. T 70 oC, 8 jam Ulangan I Ulangan II
Fp: 80/10 1.5236
0.257 0.256
0.5398
0.261 0.211
0.5175
0.261 0.260
0.5561
0.310 0.309
2.0385
0.420 0.421
0.5041
0.251 0.250
0.5014
0.261 0.261
0.5025
0.272 0.273
2.0144
0.429 0.429
0.5195
0.281 0.281
0.5276
0.290 0.291
0.5192
0.291 0.291
Fp:100/10
Fp: 100/10
Fp:100/10
Tabel Hasil Pembacaan Absorbansi Sampel pada Ulangan Perlakuan II Berat sample Keterangan No. Sampel Ǻ (gr)
lviii
1.
2.
3.
a. Ubi jalar segar T 50 oC Ulangan I Ulangan II b. T 50 oC, 6 jam Ulangan I Ulangan II c. T 50 oC, 7 jam Ulangan I Ulangan II d. T 50oC, 8 jam Ulangan I Ulangan II a. Ubi jalar segar T 60 oC Ulangan I Ulangan II b. T 60 oC, 6 jam Ulangan I Ulangan II c. T 60 oC, 7 jam Ulangan I Ulangan II d. T 60 oC, 8 jam Ulangan I Ulangan II a. Ubi jalar segarT 70 oC Ulangan I Ulangan II b. T 70 oC, 6 jam Ulangan I Ulangan II c. T 70 oC, 7 jam Ulangan I Ulangan II d. T 70 oC, 8 jam Ulangan I Ulangan II
1.5288
0.250 0.251
0.5270
0.280 0.281
Fp: 160/10
Fp: 80/10 0.5277
0.312 0.313
0.6138
0.299 0.301
1.5226
0.250 0.251
0.5879
0.220 0.221
0.5787
0.310 0.312
0.6828
0.261 0.262
1.3386
0.260 0.261
0.6828
0.289 0.290
Fp: 160/10
Fp: 80/10
Fp: 70/10 0.5992
0.280 0.279
0.6929
0.220 0.221
Tabel Hasil Analisa β-karoten pada Tepung Ubi Jalar oranye Ulangan perlakuan 1 Ulangan perlakuan 2 No. Sampel ß-karoten ß-karoten
lix
1.
2.
3.
(µg/100gr) (wb)
(µg/100gr) (wb)
2267.8412 2273.4449
2699.6432 2710.8126
4996.1190 4007.5715
4401.7910 4417.9919
5211.4106 5190.7877
4913.6938 4929.8728
5790.0568 5770.8654
4043.6033 4071.4231
2155.4133 2160.6487
2710.6361 2721.8510
5138.2294 5117.0583
3074.4525 3088.9752
5378.7495 5378.7495
4451.1499 4480.6571
5600.5989 5621.8375
3159.8184 3172.3226
2228.8827 2228.8827
1518.1357 1524.1672
5602.2179 5622.7614
3071.1947 3082.1359
5698.2627 5698.2627
3387.4764 3375.0087
5811.0088 5831.5642
2282.8187 2293.6020
a. Ubi jalar segar T 50 oC Ulangan I Ulangan II b. T 50 oC, 6 jam Ulangan I Ulangan II c. T 50 oC, 7 jam Ulangan I Ulangan II d. T 50oC, 8 jam Ulangan I Ulangan II a. Ubi jalar segar T 60 oC Ulangan I Ulangan II b. T 60 oC, 6 jam Ulangan I Ulangan II c. T 60 oC, 7 jam Ulangan I Ulangan II d. T 60 oC, 8 jam Ulangan I Ulangan II a. Ubi jalar segar T 70 oC Ulangan I Ulangan II b. T 70 oC, 6 jam Ulangan I Ulangan II c. T 70 oC, 7 jam Ulangan I Ulangan II d. T 70 oC, 8 jam Ulangan I Ulangan II
Perhitungan β-karoten: β-karoten (µg/100 g) wb =
X x Fp x 100 B
Keterangan: X = konsentrasi larutan yang terbaca pada kurva standar (µg/ml).
lx
Fp = faktor pengenceran B = berat sampel (gram) β-Karoten (dalam db) = b - Karoten ( wb) x
100 (100 - KA)
Pembuatan larutan standar β-karoten β-karoten murni 10 mg
100 ml
® 1 ml
Tabel larutan Standar β-karoten ml Konsentrasi larutan β-karoten (µg/ml) standar (X) 0.1 1
10 ml
Absorbansi (Y) 0.097
0.2
2
0.197
0.3
3
0.295
0.4
4
0.388
0.5
5
0.470
Y = a + bX a = 8.3 x 10 -3 b = 0.0937 R = 0.99927
Contoh perhitungan: ubi jalar segar untuk suhu 50 oC Berat sampel
= 1.5236 gram
Ǻ = 0.413 FP = 80 10 X x FP x100 B Y - 0.0083 X = 4.3191 x (80 ) x100 0.0937 10 = 1.5236 0.413 - 0.0083 X = = 2267.841 ( mg / 100 gram) 0.0937 LAMPIRAN X = 4.31914: Hasil Perhitungan Prosentase Penurunan Kadar ß-karoten Tepung Ubi Jalar Oranye
Y = a + bX
b - karoten =
Tabel Perhitungan Prosentase Penurunan Kadar ß-karoten pada Ulangan Perlakuan 1
lxi
Sampel
KA %(wb)
ß-karoten µg/100gr (wb)
ß-karoten µg/100gr (db)
Rata-rata ß-karoten Ujo segar µg/100gr (db) 7784.340138
Segar utk T 50 (1)
71.113
2267.8412
7850.732856
Segar utk T 50 (2)
70.5434
2273.4449
7717.947421
T 50, 6 Jam (1)
9.0468
4996.119
5493.065665
T 50, 6 jam (2) T 50, 7 jam (1)
9.0608
4007.5715
4406.869095
8.931
5211.4106
5722.485807
26.48720757
T 50, 7 jam (2)
8.8721
5190.7877
5696.156391
26.82544326
T 50, 8 jam (1)
8.4463
5790.0568
6324.219338
18.7571557
T 50, 8 jam (2)
8.3814
5770.8654
6298.792385
19.08379807
Segar utk T 60 (1)
71.8756
2155.4133
7663.855229
Segar utk T 60 (2)
71.8971
2160.6487
7688.347822
T 60, 6 Jam (1)
7.6653
5138.2294
5564.787019
27.50503623
T 60, 6 jam (2) T 60, 7 jam (1)
7.7226
5117.0583
5545.299607
27.75890744
6.3798
5378.7495
5745.287342
25.15357798
T 60, 7 jam (2)
6.2016
5378.7495
5734.372335
25.29577265
T 60, 8 jam (1)
6.2011
5600.5989
5970.857761
22.21497148
T 60, 8 jam (2)
6.1326
5621.8375
5989.126683
21.97697407
Segar utk T 60 (1)
71.6752
2228.8827
7869.014786
Segar utk T 60 (2)
71.6865
2228.8827
7872.155332
T 70, 6 Jam (1)
6.6849
5602.2179
6003.549158
23.72169143
T 70, 6 jam (2) T 70, 7 jam (1)
6.7988
5622.7614
6032.928117
23.34841601
6.4043
5698.2627
6088.167191
22.64657397
T 70, 7 jam (2)
6.3283
5698.2627
6083.227592
22.70933424
T 70, 8 jam (1)
6.0989
5811.0088
6188.435279
21.3726142
T 70, 8 jam (2)
5.9967
5831.5642
6203.573917
21.18026969
% penurunan ß-.karoten
29.43440848 43.38801983
7 676.101525
7870.585059
Keterangan: Kadar ß-karoten dalam berat kering (db) dan prosentase penurunan kadar ß-karoten pada Tabel di atas dihitung dengan menggunakan microsoft exel.
Tabel Perhitungan Prosentase Penurunan Kadar ß-karoten pada Ulangan Perlakuan 2
Sampel
KA %(wb)
ß-karoten µg/100gr (wb)
ß-karoten µg/100gr (db)
lxii
Rata-rata ß-karoten Ujo segar
% penurunan ß-.karoten
µg/100gr (db) Segar utk T 50 (1)
72.2605
2699.6432
9732.12639
711.541628
Segar utk T 50 (2)
72.0274
2710.8126
9690.956865
T 50, 6 Jam (1)
10.3744
4401.791
4911.309938
49.42811217
T 50, 6 jam (2) T 50, 7 jam (1)
10.4405
4417.9919
4933.024302
49.2045188
9.7668
4913.6938
5445.549753
43.92703072
T 50, 7 jam (2)
9.8043
4929.8728
5465.751472
43.7190131
T 50, 8 jam (1)
8.9417
4043.6361
4440.711171
54.27388008
T 50, 8 jam (2)
8.9815
4071.4231
4473.181936
53.93952776
Segar utk T 60 (1)
71.8786
2710.6361
9639.051043
Segar utk T 60 (2)
71.7544
2721.851
9636.371683
T 60, 6 Jam (1)
8.4649
3074.4525
3358.768931
65.14972482
T 60, 6 jam (2) T 60, 7 jam (1)
8.5318
3088.9752
3377.102862
64.95949365
8.3469
4451.1499
4856.518656
49.60921247
T 60, 7 jam (2)
8.4978
4480.6571
4896.775269
49.19151358
T 60, 8 jam (1)
7.3073
3159.8184
3408.918286
64.62937976
T 60, 8 jam (2)
7.3541
3172.3226
3424.137064
64.47147113
Segar utk T 60 (1)
71.7751
1518.1357
5378.710642
Segar utk T 60 (2)
71.6757
1524.1672
5381.129278
T 70, 6 Jam (1)
7.5057
3071.1947
3320.415096
38.28132908
T 70, 6 jam (2) T 70, 7 jam (1)
7.6729
3082.1359
3338.278685
37.94928716
7.1545
3387.4764
3648.508975
32.18283912
T 70, 7 jam (2)
7.1625
3375.0087
3635.393779
32.42661961
T 70, 8 jam (1)
6.8579
2282.8187
2450.898895
54.44358069
T 70, 8 jam (2)
6.8294
2293.602
2461.722904
54.24238795
9637.711363
5379.91996
Keterangan: Kadar ß-karoten dalam berat kering (db) dan prosentase penurunan kadar ß-karoten pada Tabel di atas dihitung dengan menggunakan microsoft exel.
Perhitungan Manual:
lxiii
kadar b - karoten (db) = b - karoten (wb ) x
100 (100 - kadar air (% wb))
Contoh perhitungan : Kadar ß-karoten ubi jalar segar untuk suhu 50 oC yaitu: 100 = 9732.12639 mg / 100 gr (db) (100 - 72.2605) 100 Segar untuk T 50 (2) = 2710.8126 x = 9690.956865 mg / 100 gr (db) (100 - 72.0274) S egar untuk T 50 (1) = 2699.6432 x
Rata-rata kadar ß-karoten ubi jalar segar untuk suhu 50 oC = 9711.541627 µg/100gr (db) T 50 oC, 6 jam (1) = tepung ubi jalar yang dikeringkan suhu 50 oC selama 6 jam pada analisis 1 100 = 4911.309938 mg / 100 gr (db) (100 - 10.3744) 9711.541627 - 4911.309938 % penurunan kadar b - karoten pada T 50 OC , 6 jam (1) = x100% 9711.541627 = 49.42811217 % kadar b - karoten T 50 OC ,6 jam (1) = 4401.791 x
LAMPIRAN 5: Perhitungan Interpolasi dalam RSM
lxiv
Tabel Interpolasi
1. Interpolasi suhu pengeringan Nilai X1 kode = -0.1933, sehingga pada tabel diatas berada ditengah-tengah antara -1 dan 0, maka untuk mencari nilai X1 tak kode yaitu dengan rumus interpolasi berikut ini: X - X1 Y - Y1 = X 2 - X 1 Y2 - Y1 X - 50 - 0.1933 - (-1) = 60 - 50 0 - (-1) X - 50 = 0.8067 10 X - 50 = 78.067 X = 58.067 0 C
2. Interpolasi waktu pengeringan Nilai X2 kode = 0.0794, sehingga pada tabel diatas berada ditengah-tengah antara 0 dan 1, maka untuk mencari nilai X2 tak kode yaitu dengan rumus interpolasi berikut ini: X - X1 Y - Y1 = X 2 - X 1 Y2 - Y1 X -7 0.0794 - 0 = 8-7 1- 0 X - 7 = 0.0794 X = 7.0794 jam
LAMPIRAN 6: Analisa dengan Menggunakan Matlab
lxv
Langkah-langkah: 1. Membuat matrik x berukuran (36 x 6) dari hasil perhitungan, tuliskan seperti dibawah ini.
Tekan “enter” akan muncul out put seperti berikut:
2. Membuat matrik Y (1 x 36)
lxvi
Tekan “enter” akan muncul out put seperti berikut:
3. Membuat matrik x transpose, dengan cara tekan >>x' akan muncul:
lxvii
lxviii
4. Ketik >> x'*x untuk mengalikan matrik x’ dengan matrik x, lalu tekan enter
5. Ketik >>inv(x'*x), lalu tekan enter
lxix
6. Ketik >> x'*Y untuk mengalikan matrik x’ dengan matrik Y, lalu tekan enter
7. Untuk mencari nilai b maka ketik >>b=(inv(x'*x))*((x'*Y)), tekan ENTER
8. Buat gambar respon dengan menuliskan: i. ezsurfc('38.20663-(3.0821*x1)-(0.3567*x2) (7.2862*x1^2)+(6.3050*x2^2)+(3.3331*x1*x2)'), tekan ENTER
Gambar Surface Contour Plot ii. Ezcontour('38.20663-(3.0821*x1)-(0.3567*x2) (7.2862*x1^2)+(6.3050*x2^2)+(3.3331*x1*x2)'), tekan ENTER
lxx
Gambar Contour Plot 9. Mencari titik optimum (Xo), Eigen Value, dan Response Optimum (Yo) i.
Ketik >> b=[-3.0821;-0.3567], tekan ENTER
ii.
Ketik >> B=[-7.2862 1.66655; 1.66655 6.3050], tekan ENTER
iii. Ketik >> eig(B), tekan ENTER. Untuk mencari Eigen Value
iv.
Ketik >> X0=-0.5*inv(B)*b, lalu tekan ENTER. Untuk mencari titik optimum (X0)
v.
Ketik >>Y0=38.2061+(0.5*(X0')*b), tekan ENTER. Untuk mencari Response Optimum (Y0):
lxxi
LAMPIRAN 6 : Dokumentasi Penelitian
Preparasi Pembuatan Tepung Ubi Jalar
Ubi jalar segar
Irisan ubi jalar segar setelah blanching
Ubi jalar segar
Irisan ubi jalar segar
Irisan ubi jalar siap dikeringkan
Pengeringan dalam Cabinet Driyer
Chip Ubi Jalar Oranye
T 50 oC, 6 jam
T 50 oC, 7 jam
T 60 oC, 6 jam
T 60 oC, 7 jam
T 70 oC, 6 jam
T 70 oC, 7 jam
lxxii
T 50 oC, 8 jam
T 60 oC, 8 jam
T 70 oC, 8 jam
Tepung Ubi Jalar Oranye
T 50 oC, 6 jam
T 50 oC, 7 jam
T 50 oC, 8jam
T 60 oC, 6 jam
T 60 oC, 7 jam
T 60 oC, 8 jam
T 70 oC, 6 jam
T 70 oC, 7 jam
T 70 oC, 8 jam
lxxiii
