PENGARUH FERMENTASI SPONTAN SELAMA PERENDAMAN GRITS JAGUNG PUTIH VARIETAS LOKAL (Zea mays L.) TERHADAP KARAKTERISTIK FISIK, KIMIA DAN FUNGSIONAL TEPUNG YANG DIHASILKAN
NUR AINI
SEKOLAH PASCASARJANA INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2009
2
PERNYATAAN MENGENAI DISERTASI DAN SUMBER INFORMASI Dengan ini saya menyatakan bahwa disertasi Pengaruh Fermentasi Spontan Selama Perendaman Grits Jagung Putih Varietas Lokal (Zea mays L.) Terhadap Karakteristik Fisik, Kimia dan Fungsional Tepung yang Dihasilkan adalah karya saya dengan arahan dari komisi pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apapun kepada perguruan tinggi mana pun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir disertasi ini.
Bogor, April 2009
Nur Aini NRP. F261040021
3
ABSTRACT NUR AINI. Effects of Spontaneous Fermentation During Soaking of Local Variety of White Corn (Zea mays L.) on Physicals, Chemical and Functional Characteristics of Its Flour. Under direction of PURWIYATNO HARIYADI, TIEN R. MUCHTADI and NURI ANDARWULAN . The uses of white corn in food industry in Indonesia are still limited. To explore the potential uses, evaluation of chemical physical, and functional properties of white corn flour is needed. The objective of this study was to evaluate chemical, physical and functional properties of white corn flour, and its changes as affected by spontaneous fermentation during soaking of white corn grits. Corn flour was prepared by soaking of white corn grits followed by drying and grinding. Soaking was done at closed pan and controlled temperature, to promote spontaneous fermentation. The resulted flour was fractionated using multiple sieve of 100 mesh (150 µm), 150 mesh (106 µm) and 200 mesh (75µm) and analyzed for its chemicals, physicals and functional characteristics. Fermentation process as long as 24 hr will reduce gelatinization temperature (Tg) of resulted flour from 82oC to 76.2oC; but finally Tg would increase (85.2oC) at 72 hr of fermentation. Fermentation process of corn grits do not affect its peak viscosity (in the range of 493 -560BU), but will increase only after fermentation of more than 48-60 hr (648 -573 BU); and further fermentation would reduce the peak viscosity (550 BU)similar to that of flour resulted from process without fermentation. Flour resulted from corn grits after fermentation process of 12 hr has breakdown viscosity of 0 BU. This suggests that heat stability of flour produced from corn grits after 12 hr fermentation is higher that that of control flour (breakdown viscosity of 68 BU). The breakdown viscosity was maintained relatively constant until fermentation process up to 60 hr; and finally decreases to -60 BU after 72 hr of fermentation. Measured as ratio of cold viscosity/hot viscosity after 15 minutes of stirring at constant temperature of 95oC ( Vd ), tendency of retrogradation was reduced by fermentation process for 48 hr 1.87) as compared to that of control (
Vd Vpa15
Vpa15 ( Vd Vpa15
=
= 2.97). After 48 fermentation of corn
grits do not affect the tendency of retrogradation of the resulted flour; at which Vd remain at 2.14. Flour produced using fermentation process of corn grits Vpa15
exhibit very high gel strength. After 48 hr fermentation of corn grits, the flour has gel strength of 19.47 gforce, very high as compared to that of control flour of 5.95 gforce. Further fermentation of more than 48 hr only slightly reduced the gel strength to 14.48 gforce, still very high as compared to that of control flour. The smaller particle size, the lower fiber content, loose density, packed density, gelatinization temperature and gel strength o, the higher protein and fat content, angle of repose, whiteness, water absorption capacity, oil absorption capacity, peak viscosity, breakdown viscosity, tendency of retrogradation and gel stickiness
4 of the resulted flour. Using correlation and regression analysis several correlation equations were proposed to be used as a prediction tools of several chemical, physical and functional properties as affected by extend of fermentation process and particle size of flour. Several equations proposes were Tg = 0.006t2 - 0.39t + 82.8; Vpa15 = 2.17t + 452.3, Gsi = -0.0084t2 + 0.57t + 18.754, Gsii = -0.0091t2 + 0.6628T + 12.923, where Tg is gelatinization temperature (oC), Vpa15 is hot viscosity after 15 minutes constant stirring (Brabender Unit; BU), Gsi and Gsii are gel strength (gforce) of corn flour with particle size of >150-250 µm and >106150 µm, respectively, and t is length of fermentation (steeping) of corn grits (hr). Overall, our results showed that control of length of fermentation of corn grits and particle size may be used as a mean t control several chemical, physical and functioal properties of the resulted corn flour. Key Words: white corn, spontaneous fermentation, particle size, physics, chemical, functional .
5
RINGKASAN NUR AINI. Pengaruh Fermentasi Spontan Selama Perendaman Grits Jagung Putih Varietas Lokal (Zea mays L.) terhadap Karakteristik Fisik, Kimia dan Fungsional Tepung yang Dihasilkan. Dibawah bimbingan PURWIYATNO HARIYADI, TIEN R. MUCHTADI dan NURI ANDARWULAN. Jagung putih mempunyai karakter hard endosperm sehingga memiliki keterbatasan dalam proses penggilingan untuk digunakan sebagai bahan makanan yang berbasis pati. Salah satu alternatif pengolahan jagung dan sebagai bentuk diversifikasi pangan adalah pembuatan tepung jagung. Dalam penelitian ini akan dipelajari pengaruh fermentasi spontan selama perendaman grits jagung putih terhadap karakteristik fisik, kimia dan fungsional tepung yang dihasilkan dan penentuan waktu fermentasi optimum untuk mendapatkan sifat tepung sesuai dengan yang diinginkan. Secara khusus penelitian ini bertujuan untuk mempelajari dan melakukan modifikasi sifat fisik, kimia dan fungsional tepung jagung putih dengan metode fermentasi spontan. Pada tahap pertama dilakukan pembuatan tepung jagung 60 mesh menggunakan metode fermentasi spontan dengan cara perendaman grits jagung putih, dan dilanjutkan dengan analisa sifat fisik, kimia dan fungsionalnya. Pada tahap ini juga dilakukan fraksinasi tepung jagung 60 mesh menggunakan ayakan bertingkat 100 mesh (150 µm), 150 mesh (106 µm) dan 200 mesh (75µm) sehingga didapatkan empat kelompok ukuran partikel tepung, selanjutnya dilakukan analisa sifat fisik, kimia dan fungsionalnya. Penelitian ini menunjukkan bahwa proses fermentasi selama perendaman grits jagung putih menurunkan kadar protein, lemak, serat kasar, abu, pati, gula reduksi, pH, densitas kamba dan kapasitas penyerapan minyak; serta meningkatkan sudut curah, derajat putih dan kapasitas penyerapan air pada tepung yang dihasilkan. Proses fermentasi grits jagung putih sampai 24 jam akan menurunkan suhu gelatinisasi tepung yang dihasilkan, dari 82oC pada tepung jagung yang dibuat tanpa fermentasi menjadi 76.2oC. Fermentasi lanjutan dari 24 jam sampai 48 jam suhu gelatinisasi relatif tetap (76.7oC) dan fermentasi lanjutan sampai 72 jam meningkatkan suhu gelatinisasi (85.2oC). Tepung jagung yang dibuat tanpa fermentasi mempunyai viskositas puncak 493 BU, dan proses fermentasi sampai 36 jam menghasilkan tepung jagung dengan viskositas puncak relative tetap (560 BU). Selanjutnya, tepung jagung yang dihasilkan melalui proses fermentasi selama 48 jam menunjukkan viskositas puncak meningkat (648 BU), dan bertahan sampai dengan perendaman grits jagung selama 60 jam (573 BU). Proses fermentasi grits jagung selama 72 jam menghasilkan tepung jagung dengan viskositas puncak menurun lagi (550 BU), hampir sama dengan viskositas puncak tepung jagung tanpa fermentasi. Tepung jagung yang dihasilkan dengan proses fermentasi jagung selama 12 jam mempunyai breakdown viscosity 0 BU, sehingga stabilitas pemanasan lebih tinggi daripada tepung jagung yang dibuat tanpa fermentasi (68 BU). Stabilitas ini terus dipertahankan selama fermentasi sampai jam ke 60, dan setelah 72 jam stabilitas pemanasan menurun menjadi -60 BU. Proses fermentasi menurunkan kecenderungan retrogradasi tepung yang dihasilkan. Hal ini
6 ditunjukkan dengan menurunnya rasio viskositas dingin dibanding viskositas panas setelah 15 menit pengadukan pada suhu 95oC ( Vd ), yaitu dari 2.97 untuk Vpa15
tepung yang dibuat tanpa proses fermentasi menjadi 1.87 pada tepung yang diperoleh dengan proses fermentasi 48 jam. Proses fermentasi lanjutan selama 48 sampai 72 jam tidak mengubah kecenderungan retrogradasi tepung jagung. Tepung jagung yang dihasilkan dengan perendaman 48 jam mempunyai kekuatan gel yang meningkat (19.47 gforce) dibandingkan tepung jagung yang dibuat tanpa fermentasi (5.95 gforce), namun kekuatan gel ini akan mengalami sedikit penurunan (14.48 gforce) jika perendaman dilanjutkan selama 60 jam. Berdasarkan pada hasil analisa korelasi dan regresi, di antara beberapa sifat kimia, kadar protein paling berpengaruh terhadap sifat fisik dan fungsional tepung jagung. Semakin rendah kadar protein tepung jagung semakin rendah loose density, packed density, sudut curah, kapasitas penyerapan minyak dan retrogradasi tepung jagung; tetapi semakin tinggi derajat putih, kapasitas penyerapan air, viskositas puncak dan stabilitas pemanasan. Berdasarkan pada hasil analisa korelasi dan regresi, di antara beberapa sifat fisik, packed density merupakan faktor paling berpengaruh terhadap sifat fungsional. Semakin besar packed density tepung jagung, semakin besar kapasitas penyerapan minyak dan retrogradasi tepung jagung; tetapi semakin kecil derajat putih, kapasitas penyerapan air, stabilitas pemanasan serta sudut curah. Semakin kecil ukuran partikel tepung jagung, semakin kecil kadar serat kasar, loose density, packed density, suhu gelatinisasi dan kekuatan gel sedangkan kadar protein, kadar lemak, sudut curah, derajat putih, kapasitas penyerapan air, kapasitas penyerapan minyak, viskositas puncak, breakdown viscosity, retrogradasi dan kelengketan gel meningkat. Pada tepung berukuran partikel ≤ 75 µm, fermentasi selama 30 jam meningkatkan kapasitas penyerapan air menjadi 128.9% dari tepung jagung non fermentasi (115.9 %), dan fermentasi lanjutan sampai 70 jam akan menurunkan kembali kapasitas penyerapan air (113.6%); sedangkan fermentasi grits selama 70 jam menurunkan kapasitas penyerapan minyak menjadi 69.3% dari tepung non fermentasi (82.8%). Semakin kecil ukuran partikel tepung, semakin besar kemungkinan terjadinya retrogradasi. Pada tepung berukuran partikel ≤ 75 µm fermentasi grits selama 30 jam menurunkan Vd (2.08) dari tepung non fermentasi (2.80) dan Vpa15
fermentasi lanjutan sampai 70 jam meningkatkan lagi
Vd Vpa15
(3.11); sedangkan
pada tepung berukuran partikel >150 – 250µm fermentasi grits selama 45 jam menurunkan Vd (1.88) dari tepung non fermentasi (2.37) dan fermentasi Vpa15
lanjutan sampai 70 jam meningkatkan lagi
Vd Vpa15
(2.40)
Semakin kecil ukuran partikel tepung, semakin rendah kekuatan gel. Pada tepung berukuran partikel >150-250 µm, fermentasi selama 30 jam meningkatkan kekuatan gel (27.9 gforce) dari tepung non fermentasi (18.6 gforce), fermentasi lanjutan sampai 45 jam tidak mengubah kekuatan gelnya (27.6 gforce), dan waktu fermentasi selanjutnya sampai 70 jam akan menurunkan kekuatan gel (17.6
7 gforce). Pada tepung berukuran partikel >106-150 µm, fermentasi selama 45 jam meningkatkan kekuatan gel (25.4 gforce) dari tepung non fermentasi (13.2 gforce), dan waktu fermentasi selanjutnya sampai 70 jam akan menurunkan kekuatan gel (14 gforce). Dengan menggunakan analisa korelasi dan regresi, diperoleh beberapa persamaan yang bisa digunakan untuk memprediksi pengaruh lama proses fermentasi spontan (perendaman) terhadap beberapa sifat fisik, kimia dan fungsional. Beberapa persamaan tersebut adalah Tg = 0.006t2 - 0.39t + 82.8; Vpa15 = 2.17t + 452.3, Gsi = -0.0084t2 + 0.57t + 18.754, Gsii = -0.0091t2 + 0.6628T + 12.923 dimana Tg adalah suhu gelatinisasi (oC), Vpa15 adalah viskositas panas 15 menit (BU), Gsi dan Gsii adalah kekuatan gel tepung jagung berukuran partikel >150-250 µm dan >106-150 µm dalam g force, dan t adalah waktu fermentasi grits jagung (jam). Penelitian ini menunjukkan bahwa pengaturan lama proses fermentasi dan ukuran partikel dapat digunakan untuk mengendalikan beberapa sifat fisik, kimia dan fungsional tepung jagung putih. Kata kunci: jagung putih, fermentasi spontan, ukuran partikel, fisik, kimia, fungsional
8
© Hak Cipta milik IPB, tahun 2009 Hak Cipta dilindungi Undang-undang 1. Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan atau menyebutkan sumber a. Pengutipan hanya untuk kepentingan pendidikan, penelitian, penulisan karya ilmiah, penyusunan laporan, penulisan kritik atau tinjauan suatu masalah b. Pengutipan tidak merugikan kepentingan yang wajar IPB 2. Dilarang mengumumkan dan memperbanyak sebagian atau seluruh karya tulis dalam bentuk apapun tanpa izin IPB.
9
PENGARUH FERMENTASI SPONTAN SELAMA PERENDAMAN GRITS JAGUNG PUTIH VARIETAS LOKAL (Zea mays L.) TERHADAP KARAKTERISTIK FISIK, KIMIA DAN FUNGSIONAL TEPUNG YANG DIHASILKAN
NUR AINI
Disertasi Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Doktor pada Program Studi Ilmu Pangan
SEKOLAH PASCASARJANA INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2009
10 Judul Disertasi
Nama NRP
: Pengaruh Fermentasi Spontan Selama Perendaman Grits Jagung Putih Varietas Lokal (Zea mays L.) Terhadap Karakteristik Fisik, Kimia dan Fungsional Tepung yang Dihasilkan : Nur Aini : F261040021
Disetujui Komisi Pembimbing
Dr. Ir. Purwiyatno Hariyadi, M.Sc Ketua
Prof. Dr. Ir. Tien R. Muchtadi, M.Si Anggota
Dr. Ir. Nuri Andarwulan, M.Si Anggota
Mengetahui Ketua Program Studi Ilmu Pangan
Dekan Sekolah Pasca Sarjana
Dr. Ir. Ratih Dewanti-Hariyadi, M.Sc
Prof. Dr. Ir. Khairil Anwar Notodiputro, M.S
Tanggal Ujian: 24 Maret 2009
Tanggal Lulus: 8 April 2009
11
PRAKATA Segala puji bagi Allah SWT yang telah memberi rahmat dan berkahNya sehingga penulisan disertasi yang berjudul ”Pengaruh Fermentasi Spontan Selama Perendaman Grits Jagung Putih Varietas Lokal (Zea mays L.) Terhadap Karakteristik Fisik, Kimia dan Fungsional Tepung yang Dihasilkan” dapat diselesaikan. Disertasi ini dibuat sebagai salah satu syarat mahasiswa pascasarjana program S3 untuk meraih gelar Doktor pada Program Studi Ilmu Pangan, Institut Pertanian Bogor. Pada kesempatan ini penulis menyampaikan penghargaan dan ucapan terimakasih yang sangat tulus dan mendalam kepada Ketua Komisi Pembimbing Dr. Ir. Purwiyatno Hariyadi, M.Sc yang telah banyak meluangkan waktu untuk membimbing, berdiskusi, memberikan arahan dan wawasan ilmu terutama di bidang rekayasa pangan serta memberikan dorongan moril sehingga penulis dapat menyelesaikan program S3 ini; anggota Komisi Pembimbing Prof. Dr. Ir. Tien R. Muchtadi, M.S. dan Dr. Ir. Nuri Andarwulan yang telah meluangkan waktu dalam membimbing, memberikan saran dan tambahan pengetahuan kepada penulis. Terima kasih kepada Prof. Dr. Ir. Dedi Fardiaz, M.Sc sebagai dosen penguji luar komisi pada ujian tertutup atas saran-saran dan masukannya yang sangat menambah cakrawala pengetahuan penulis terutama di bidang Ilmu Pangan, serta demi kesempurnaan Disertasi ini. Terima kasih kepada Dr. Ir. S. Joni Munarso, MS dan Dr. Ir. Titi Candra Sunarti, M.Si sebagai dosen penguji pada ujian terbuka atas saran-saran, diskusi dan masukannya yang menambah pengetahuan penulis dan demi kesempurnaan Disertasi ini. Terima kasih kepada Dr. Ir. Ratih Dewanti-Hariyadi, M.Sc selaku ketua Program Studi Ilmu Pangan atas saran-saran dan masukannya pada ujian tertutup. Terima kasih juga penulis sampaikan kepada Dr. Ir. Sugiyono, M.App.Sc sebagai pimpinan sidang pada ujian tertutup, juga atas saran-saran dan masukannya; juga kepada Dr. Ir. Sam Herodian, MS sebagai Dekan Fakultas Teknologi Pertanian atas kesediaannya sebagai pimpinan sidang pada Ujian terbuka. Ucapan terima kasih penulis sampaikan kepada para Staf Pengajar di lingkungan Sekolah Pascasarjana Institut Pertanian Bogor, khususnya pada Program Studi Ilmu Pangan yang telah memberikan ilmu dan pengalaman selama penulis menempuh pendidikan di IPB. Ucapan terima kasih juga penulis sampaikan kepada Rektor Universitas Jenderal Soedirman, Dekan Fakultas Pertanian, Ketua Jurusan Teknologi Pertanian dan Ketua Program Studi Ilmu dan Teknologi Pangan Universitas Jenderal Soedirman Purwokerto atas ijin dan kesempatan yang diberikan kepada penulis untuk menempuh pendidikan di IPB. Penulis mengucapkan terimakasih kepada Direktorat Jenderal Pendidikan Tinggi (Dikti) yang telah memberikan Beasiswa Program Pasca Sarjana (BPPS) untuk penulis mengikuti program Doktor di IPB. Ucapan terimakasih juga penulis sampaikan kepada Direktorat Penelitian dan Pengabdian Masyarakat (DP2M) Dikti yang telah membantu sebagian dana penelitian melalui program Hibah Bersaing XIV 2006-2007. Terima kasih juga penulis sampaikan kepada
12 PT Indofood Sukses Makmur Tbk. melalui Program Indofood Riset Nugraha 2008 yang telah membantu sebagian dana penelitian. Terima kasih kepada Yayasan Dana Sejahtera Mandiri (Damandiri) atas bantuannya pada penulisan Disertasi. Kepada Ayahanda Munawar (almarhum) dan Ibunda Muslihah, penulis menyampaikan rasa hormat dan terimakasih yang mendalam atas didikan, doa restu, dorongan dan motivasi serta bantuan moril dan materiil sehingga memberikan dukungan yang luar biasa bagi penulis untuk menyelesaikan pendidikan hingga ke jenjang tertinggi. Penulis juga menyampaikan terima kasih kepada kakak-kakak, adik-adik dan semua saudara atas doa dan dukungannya selama penulis mengikuti pendidikan di IPB. Rasa terimakasih yang sangat tulus penulis sampaikan kepada Ananda Hanif Ainurrizky yang dengan penuh pengertian dan sabar mendampingi selama penulis mengikuti program S3 ini. Terima kasih kepada Ir Supadmo dari Balai Pengkajian Teknologi Pertanian (BPTP) Jawa Tengah di Ungaran yang telah membantu pengadaan jagung putih. Terima kasih kepada para sahabat di Program Studi Ilmu Pangan IPB, baik yang telah lulus (Akhyar, M.Si, Dr. Ir. Sussi Astuti, Msi, Dr. Ir. Yuspihana Fitrial, M.Si) maupun yang masih dalam proses kelulusan, atas persahabatan yang indah serta kerjasama yang baik selama penulis menempuh studi S3. Ucapan terima kasih juga disampaikan kepada teman-teman di Jurusan Teknologi Pertanian, terutama program Studi Ilmu dan Teknologi Pangan, Universitas Jenderal Soedirman atas dukungannya dalam menempuh program S3. Terima kasih juga kepada staf administrasi dan teknisi, baik di Departemen Ilmu dan Teknologi Pangan serta Seafast Center IPB atas bantuannya selama penelitian. Akhirnya semua budi baik yang diberikan kepada penulis semoga diterima dan diberi balasan berlipat ganda oleh Allah SWT. Semoga disertasi ini bermanfaat bagi khasanah ilmu pengetahuan. Amin.
Bogor, April 2009
Nur Aini
13
RIWAYAT HIDUP Penulis dilahirkan di Pati tanggal 1 Februari 1973 dari Bapak Munawar dan ibu Muslihah. Penulis merupakan putri kedua dari lima bersaudara. Pendidikan sarjana ditempuh di Jurusan Pengolahan Hasil Pertanian, Fakultas Teknologi Pertanian UGM pada tahun 1990 sampai 1995. Pada tahun 1999, penulis diterima di Program Studi Ilmu dan Teknologi Pangan Program Pasca Sarjana UGM dan menyelesaikannya pada tahun 2001. Kesempatan untuk melanjutkan ke program doktor pada Program Studi Ilmu Pangan IPB diperoleh pada tahun 2004. Beasiswa pendidikan diperoleh dari Beasiswa Program Pasca Sarjana (BPPS) Direktorat Jendral Pendidikan Tinggi Departemen Pendidikan Nasional. Penulis bekerja sebagai dosen di Jurusan Teknologi Pertanian Fakultas Pertanian Universitas Jendral Soedirman Purwokerto sejak tahun 1997 sampai sekarang. Karya ilmiah berjudul Hubungan Sifat Fisikokimia dan Amilografi Tepung Jagung Putih yang Dipengaruhi Waktu Perendaman Grits Jagung telah disajikan pada Seminar Nasional Perhimpunan Ahli Teknologi Pangan (PATPI) di Palembang pada bulan Oktober 2008. Sebuah artikel telah diterbitkan dengan judul Hubungan Sifat Kimia dan Rheologi Tepung Jagung Putih dengan Fermentasi Spontan Grits Jagung di Forum Pasca Sarjana IPB volume 2 tahun 2009. Artikel-artikel tersebut merupakan bagian dari disertasi penulis dalam menyelesaikan program S3.
14
Penguji pada Ujian Tertutup : Prof. Dr. Ir. Dedi Fardiaz, M.Sc
Penguji pada Ujian Terbuka : 1. Dr. Ir. S. Joni Munarso, MS 2. Dr. Ir. Titi Chandra Sunarti, M.Si
15
DAFTAR ISI DAFTAR TABEL DAFTAR GAMBAR DAFTAR LAMPIRAN
Halaman iii v viii
DAFTAR ISTILAH
X
1.
PENDAHULUAN 1.1 Latar belakang 1.2 Tujuan penelitian 1.3 Manfaat penelitian
1 1 6 6
2.
TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Komposisi kimia dan anatomi biji jagung 2.2 Jagung putih 2.3 Tepung jagung 2.4 Pati jagung 2.4.1 Amilosa 2.4.2 Amilopektin 2.5 Fermentasi spontan pada proses pengolahan serealia dan umbi-umbian 2.6 Sifat fisik tepung 2.6.1 Ukuran partikel 2.6.2 Densitas kamba 2.6.3 Sifat alir 2.7 Sifat fungsional adonan 2.7.1 Gelatinisasi dan sifat adonan 2.7.2 Sifat rheologi
7 7 9 11 12 14 15 15 17 18 19 20 21 21 24
3. BAHAN DAN METODE 3.1 Waktu dan tempat penelitian 3.2 Bahan dan alat 3.3 Metode penelitian 3.4 Prosedur analisa 3.5 Analisa data
25 25 25 26 31 38
4. HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Komposisi kimia bahan baku 4.2 Pengaruh waktu fermentasi spontan grits jagung terhadap sifat fisik, kimia dan fungsional tepung jagung 4.2.1 Komposisi kimia tepung jagung 4.2.2 Ukuran partikel tepung jagung 4.2.3 Densitas kamba tepung jagung
39 39 40 40 48 49
16 4.2.4 Sudut curah tepung jagung 4.2.5 Derajat putih tepung jagung 4.2.6 Kapasitas penyerapan air 4.2.7 Kapasitas penyerapan minyak 4.2.8 Suhu gelatinisasi 4.2.9 Viskositas puncak 4.2.10 Sifat adonan selama pemanasan 4.2.11 Retrogradasi adonan 4.2.12 Sifat gel 4.3 Validasi model prediktif yang dihasilkan 4.3.1 Packed density tepung jagung 4.3.2 Loose density tepung jagung 4.3.3 Sudut curah tepung jagung 4.3.4 Derajat putih tepung jagung 4.3.5 Suhu gelatinisasi 4.3.6 Viskositas panas saat dipertahankan selama 15 menit pada suhu 95oC (Vpa15)
54 56 59 61 62 64 66 72 74 80 80 81 81 82 83 83
4.3.7 Rasio viskositas dingin dibanding viskositas panas saat dipertahan selama 15 menit pada suhu 95oC 4.3.8 Kekuatan gel 4.4 Pengaruh interaksi waktu fermentasi grits jagung dan ukuran partikel tepung terhadap sifat fisikokimia tepung dan fungsional adonan jagung 4.4.1 Komposisi kimia tepung jagung 4.4.2 Densitas kamba tepung jagung 4.4.3 Sudut curah tepung jagung 4.4.4 Derajat putih tepung jagung 4.4.5 Kapasitas penyerapan air 4.4.6 Kapasitas penyerapan minyak 4.4.7 Suhu gelatinisasi 4.4.8 Viskositas puncak 4.4.9 Sifat adonan selama pemanasan 4.4.10 Retrogradasi adonan 4.4.11 Sifat gel 4.5 Pembahasan umum
84
5. SIMPULAN DAN SARAN 5.1 Simpulan 5.2 Saran
85 86 87 92 96 99 101 102 103 104 109 113 115 117 121 121 123
DAFTAR PUSTAKA
124
LAMPIRAN
133
17
DAFTAR TABEL Halaman 1.
Beberapa proses fermentasi spontan yang dilakukan pada serealia dan umbi-umbian
5
2.
Distribusi komponen-komponen utama jagung
9
3.
Komposisi kimia jagung putih dan kuning
10
4.
Beberapa sifat penting amilosa dan amilopektin
14
5.
Komposisi kimia jagung putih pipilan, grits jagung dan tepung jagung
40
6.
Komposisi kimia tepung jagung putih yang dihasilkan dengan variasi waktu fermentasi grits jagung
40
7.
Pengaruh waktu fermentasi grits jagung terhadap pH air perendam
42
8.
Pengaruh waktu fermentasi grits jagung terhadap kadar pati, gula reduksi dan pH tepung jagung yang dihasilkan
46
9.
Pengaruh waktu fermentasi grits jagung terhadap kadar amilosa tepung jagung
48
10. Loose dan packed density tepung jagung dengan variasi waktu fermentasi grits jagung
50
11. Sudut curah tepung jagung yang dihasilkan dengan variasi waktu fermentasi grits jagung
55
12. Derajat putih tepung jagung yang dihasilkan dengan variasi waktu fermentasi grits jagung
57
13. Kapasitas penyerapan air tepung jagung yang dihasilkan dengan variasi waktu fermentasi grits jagung
60
14. Kapasitas penyerapan minyak tepung jagung yang dihasilkan dengan variasi waktu fermentasi grits jagung
61
15. Suhu gelatinisasi adonan jagung yang dihasilkan dengan variasi waktu fermentasi grits jagung
63
16. Viskositas puncak adonan jagung yang dihasilkan dengan variasi waktu fermentasi grits jagung
65
17. Sifat-sifat adonan jagung selama pemanasan yang dihasilkan dengan variasi waktu fermentasi grits jagung
67
18. Pengaruh waktu fermentasi grits jagung terhadap kecenderungan retrogradasi adonan tepung jagung
73
19. Sifat gel adonan jagung yang dihasilkan dengan variasi waktu fermentasi grits jagung
75
18
20. Model prediktif beberapa sifat fisik dan fungsional tepung jagung berdasar waktu fermentasi grits jagung
79
21. Hasil pengukuran dan prediksi packed density tepung jagung
80
22. Hasil pengukuran dan prediksi loose density tepung jagung
81
23.
82
Hasil pengukuran dan prediksi sudut curah tepung jagung
24. Hasil pengukuran dan prediksi derajat putih tepung jagung
83
25. Hasil pengukuran dan prediksi suhu gelatinisasi tepung jagung
83
26. Hasil prediksi dan pengukuran Vpa15
84
27.
84
Hasil pengukuran dan prediksi
Vd Vpa15
Hasil pengukuran dan prediksi kekuatan gel tepung
85
Model prediktif sifat fisik dan fungsional tepung jagung yang telah divalidasi
86
30. Komposisi kimia tepung jagung yang dihasilkan dengan variasi waktu fermentasi grits jagung dan ukuran partikel tepung jagung
88
31. Kadar pati, kadar gula reduksi dan pH tepung jagung yang dihasilkan dengan variasi waktu fermentasi jagung dan ukuran partikel tepung
91
28. jagung 29.
19
DAFTAR GAMBAR Halaman
1.
Potongan melintang jagung yang menunjukkan lokasi komponen-komponen utama
2.
Jagung putih dan kuning
10
3.
Struktur internal dan organisasi granula pati
13
4.
Ilustrasi kurva sifat-sifat gelatinisasi
23
5.
Jagung putih yang digunakan
25
6.
Pembuatan tepung jagung putih
27
7.
Diagram alir jalannya penelitian tahap 1 dan 2
29
8.
Diagram alir jalannya penelitian tahap 3
30
9.
Bahan baku yang digunakan (a) jagung putih pipilan (b) grits jagung
39
10.
Pengaruh waktu fermentasi grits jagung terhadap kadar protein tepung jagung
43
11.
Pengaruh waktu fermentasi konduktivitas air perendam
terhadap
44
12.
Pengaruh waktu fermentasi grits jagung terhadap pH tepung jagung
46
13.
Pengaruh waktu fermentasi grits jagung terhadap kadar gula reduksi tepung jagung
47
14.
Pengaruh waktu fermentasi grits jagung terhadap distribusi ukuran partikel tepung jagung
49
15.
Pengaruh kadar protein terhadap packed density tepung jagung
51
16.
Pengaruh kadar serat kasar terhadap loose density tepung jagung
52
17.
Pengaruh waktu fermentasi grits jagung terhadap densitas kamba tepung jagung
54
18.
Pengaruh loose density terhadap sudut curah tepung jagung
56
19.
Tepung jagung yang dibuat dari fermentasi grits jagung selama 0, 36 dan 60 jam
57
20.
Pengaruh kadar protein terhadap derajat putih tepung jagung
58
21.
Pengaruh packed density terhadap derajat putih tepung jagung
59
22.
Pengaruh waktu fermentasi grits jagung terhadap suhu gelatinisasi adonan jagung
64
grits
jagung
7
20
23.
Amilografi tepung jagung yang dihasilkan dengan waktu fermentasi grits jagung
67
24.
Pengaruh kadar protein terhadap viskositas panas 15 menit
69
25.
Pengaruh packed density tepung terhadap viskositas panas 15 menit
71
26.
Pengaruh kadar protein tepung jagung terhadap Rv ( Vd )
73
Vpa15
27.
Pengaruh pH tepung jagung terhadap kekuatan gel
28.
Pengaruh kadar gula reduksi tepung jagung kekuatan gel
terhadap
77
29.
Partikel tepung jagung tanpa fermentasi dilihat menggunakan scanning electron microscope (SEM)
87
30.
Pengaruh waktu fermentasi grits jagung dan ukuran partikel tepung terhadap kadar serat kasar tepung jagung
89
31.
Pengaruh waktu fermentasi grits jagung dan ukuran partikel tepung terhadap kadar protein tepung jagung
90
32.
Pengaruh kadar protein dan ukuran partikel terhadap packed density tepung jagung.
93
33.
Pengaruh kadar serat kasar dan ukuran partikel tepung terhadap packed density tepung jagung
93
34.
Hubungan kadar serat kasar dengan packed density tepung jagung
94
35.
Pengaruh waktu fermentasi grits jagung dan ukuran partikel tepung terhadap loose density tepung jagung.
95
36.
Pengaruh waktu fermentasi grits jagung dan ukuran partikel tepung terhadap packed density tepung jagung.
96
37.
Pengaruh waktu fermentasi grits jagung dan ukuran partikel tepung terhadap sudut curah tepung jagung.
97
38.
Pengaruh kadar lemak dan ukuran partikel tepung terhadap sudut curah tepung jagung putih
98
39.
Pengaruh packed density dan ukuran partikel tepung terhadap sudut curah tepung jagung putih.
98
40.
Tepung jagung yang dibuat dari fermentasi grits jagung selama 15 jam
99
41.
Pengaruh waktu fermentasi grits jagung dan ukuran partikel tepung terhadap derajat putih tepung jagung.
100
42.
Pengaruh pH dan ukuran partikel tepung terhadap derajat putih tepung jagung.
100
76
21
43.
Pengaruh packed density dan ukuran partikel tepung terhadap derajat putih tepung jagung.
101
44.
Pengaruh waktu fermentasi grits jagung dan ukuran partikel tepung terhadap kapasitas penyerapan air tepung jagung.
102
45.
Pengaruh waktu fermentasi grits jagung dan ukuran partikel tepung terhadap kapasitas penyerapan minyak tepung jagung.
103
46.
Pengaruh waktu fermentasi grits jagung dan ukuran partikel tepung terhadap suhu gelatinisasi tepung jagung.
104
47.
Pengaruh ukuran partikel terhadap amilografi tepung jagung non fermentasi
105
48.
Pengaruh waktu fermentasi grits jagung dan ukuran partikel tepung terhadap viskositas puncak tepung jagung.
106
49.
Pengaruh waktu fermentasi grits jagung terhadap amilografi tepung jagung berukuran partikel ≤ 75 µm
106
50.
Pengaruh sudut curah dan ukuran partikel tepung terhadap viskositas puncak adonan jagung.
107
51.
Pengaruh kadar lemak dan ukuran partikel tepung terhadap viskositas puncak adonan jagung
108
52.
Pengaruh kadar amilosa dan ukuran partikel tepung terhadap viskositas puncak adonan jagung.
109
53.
Pengaruh waktu fermentasi grits jagung dan ukuran partikel tepung terhadap viskositas panas 15 menit pasta jagung.
110
54.
Pengaruh waktu fermentasi grits jagung dan ukuran partikel tepung terhadap breakdown viscosity pasta jagung.
110
55.
Pengaruh kadar lemak dan ukuran partikel tepung terhadap breakdown viscosity pasta jagung.
111
56.
Pengaruh sudut curah dan ukuran partikel tepung terhadap breakdown viscosity pasta jagung.
112
57.
Pengaruh waktu fermentasi grits jagung dan ukuran partikel tepung terhadap viskositas dingin pasta jagung.
114
58.
Pengaruh waktu fermentasi grits jagung dan ukuran partikel Vd tepung terhadap adonan jagung. Vpa15
114
59.
Pengaruh ukuran partikel tepung terhadap amilografi tepung jagung fermentasi 70 jam
115
60.
Pengaruh waktu fermentasi grits jagung dan ukuran partikel tepung terhadap kekuatan gel tepung jagung
116
22
DAFTAR LAMPIRAN Halaman
1.
Partikel tepung jagung fermentasi 45 jam dilihat menggunakan scanning electron microscope (SEM)
133
2.
Korelasi antara loose density dan packed density dengan variabel kimia dan fisik tepung jagung putih yang dipengaruhi waktu fermentasi grits jagung
134
3.
Korelasi antara sudut curah dengan variabel kimia dan fisik tepung jagung putih yang dipengaruhi waktu fermentasi grits jagung
135
4.
Korelasi antara derajat putih dengan variabel kimia dan fisik tepung jagung putih yang dipengaruhi waktu fermentasi grits jagung
136
5.
Korelasi antara kapasitas penyerapan air dengan variabel
137
kimia dan fisik tepung jagung putih yang dipengaruhi waktu fermentasi grits jagung 6.
Korelasi antara kapasitas penyerapan minyak dengan variabel kimia dan fisik tepung jagung putih yang dipengaruhi waktu fermentasi grits jagung
138
7.
Korelasi antara suhu gelatinisasi dengan variabel kimia dan fisik tepung jagung putih yang dipengaruhi waktu fermentasi grits jagung
139
8.
Korelasi antara viskositas puncak dengan variabel kimia dan fisik tepung jagung putih yang dipengaruhi waktu fermentasi grits jagung
140
9.
Korelasi antara stabilitas pasta jagung selama pemanasan dengan variabel kimia dan fisik tepung jagung putih yang dipengaruhi waktu fermentasi grits jagung
141
10. Korelasi antara retrogradasi pasta jagung dengan variabel kimia dan fisik tepung jagung putih yang dipengaruhi waktu fermentasi grits jagung
142
11. Korelasi antara kekuatan dan kelengketan gel dengan variabel kimia dan fisik tepung jagung putih yang dipengaruhi waktu fermentasi grits jagung
143
12. Korelasi antara loose density dan packed density dengan variabel kimia dan fisik tepung jagung putih yang dipengaruhi waktu fermentasi grits jagung dan ukuran partikel tepung
144
13. Korelasi antara sudut curah dengan variabel kimia dan fisik
145
23 tepung jagung putih yang dipengaruhi waktu fermentasi grits jagung dan ukuran partikel tepung 14. Korelasi antara derajat putih dengan variabel kimia dan fisik tepung jagung putih yang dipengaruhi waktu fermentasi grits jagung dan ukuran partikel tepung
146
15. Korelasi antara kapasitas penyerapan minyak dengan variabel kimia dan fisik tepung jagung putih yang dipengaruhi waktu fermentasi grits jagung dan ukuran partikel tepung
147
16. Korelasi antara suhu gelatinisasi dengan variabel kimia dan fisik tepung jagung putih yang dipengaruhi waktu fermentasi grits jagung dan ukuran partikel tepung
148
17. Korelasi antara viskositas puncak dengan variabel kimia dan fisik tepung jagung putih yang dipengaruhi waktu fermentasi grits jagung dan ukuran partikel tepung
149
18. Korelasi antara stabilitas pasta jagung selama pemanasan dengan variabel kimia dan fisik tepung jagung putih yang dipengaruhi waktu fermentasi grits jagung dan ukuran partikel tepung
150
19. Korelasi antara retrogradasi pasta jagung dengan variabel kimia dan fisik tepung jagung putih yang dipengaruhi waktu fermentasi grits jagung dan ukuran partikel tepung
151
20. Korelasi antara kekuatan gel dengan variabel kimia dan fisik tepung jagung putih yang dipengaruhi waktu fermentasi grits jagung dan ukuran partikel tepung
152
21. Kadar amilosa tepung jagung yang dihasilkan dengan variasi waktu fermentasi butiran jagung dan ukuran partikel tepung
153
24
DAFTAR ISTILAH Istilah
Arti
Grits jagung
Jagung pipilan yang digiling menggunakan pin disc mill sehingga dihasilkan jagung dengan ukuran partikel ± 4mm
Sifat fungsional
Sifat suatu bahan maupun komponen bahan yang dapat mencirikan fungsinya dalam suatu sistem
Suhu gelatinisasi
suhu awal mulai terjadi peningkatan viskositas selama pemanasan
Viskositas puncak (VP)
viskositas tertinggi yang dicapai selama pemanasan
Viskositas panas (Vpa)
viskositas yang dicapai pada suhu 95oC
Viskositas panas 15 menit (Vpa15)
viskositas setelah dipertahankan selama 15 menit pada suhu 95oC
Breakdown viscosity
Perubahan viskositas yang terjadi ketika suspensi dipanaskan pada suhu 95°C selama 15 menit (VP – Vpa15)
Viskositas dingin (VD)
viskositas yang dicapai pada saat suhu diturunkan ke 50oC
Setback viscosity
perubahan viskositas yang terjadi ketika suspensi diturunkan suhunya dari viskositas puncak (VD- VP)
Kekuatan gel
gaya yang diberikan pada saat gel mulai pecah
Koefisien korelasi (r)
Keeratan hubungan linier antara sepasang peubah x dan y, yang tidak ditentukan mana variabel bebas dan variabel tidak bebas
Koefisien determinasi atau koefisien regresi (R2)
Koefisien keragaman; keeratan hubungan antara sepasang peubah x dan y, yang diketahui variabel bebas dan variabel tidak bebas
