PENGARUH TINGKAT PENYANGRAIAN TERHADAP KARAKTERISTIK FISIK DAN KIMIA KOPI ROBUSTA (Coffea canephora. L)
ROZI WIRANATA
DEPARTEMEN ILMU DAN TEKNOLOGI PANGAN FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2016
PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA* Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi berjudul Pengaruh Tingkat Penyangraian terhadap Karakteristik Fisik dan Kimia Kopi Robusta (Coffea canephora. L) adalah benar karya saya dengan arahan dari komisi pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apa pun kepada perguruan tinggi mana pun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir skripsi ini. Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut Pertanian Bogor. Bogor, Agustus 2016 Rozi Wiranata NIM. F24120143
ABSTRAK ROZI WIRANATA. Pengaruh tingkat penyangraian terhadap karakteristik fisik dan kimia kopi robusta (Coffea canephora. L). Dibimbing Oleh DIAN HERAWATI. Kopi robusta (Coffea canephora. L) mengandung senyawa aktif terutama berasal dari senyawa fenolik. Komponen aktif yang ditemukan dalam kopi memiliki aktivitas antioksidan yang kuat yang dapat mengurangi radikal bebas dalam tubuh. Senyawa fenolik serta karakteristik fisik kopi dipengaruhi oleh proses penyangraian. Karakteristik fisik (densitas kamba, kadar air, dan warna) dan karakteristik kimia (total fenolik dan kapasitas antioksidan) diuji untuk mengetahui pengaruh penyangraian terhadap karakteristik biji kopi. Densitas, kadar air, dan warna masing-masing dianalisis menggunakan metode gravimetri, oven pengering, dan chromameter. Sementara total fenolik dan kapasitas antioksidan (metode DPPH dan FRAP) dianalisis dengan menggunakan spektrofotometri UV-VIS. Proses penyangraian menurunkan kadar air, densitas kamba, warna, senyawa fenolik, dan kapasitas antioksidan (metode DPPH dan FRAP). Kadar air, densitas kamba, kecerahan warna, total fenol, aktivitas antioksidan (AA) DPPH (IC50) dan AA FRAP kopi beras masing-masing adalah 10.25%, 0.64 g/mL, 52.48, 13.18 g GAE/100 g, 2.49 mg/mL dan 35.26 g TEAC/100 g). Sementara itu, kadar air, densitas kamba, kecerahan warna, total fenol, aktivitas antioksidan (AA) DPPH (IC50) dan AA FRAP kopi sangrai pada tingkat penyangraian lanjut (dark roasted) adalah 0.86%, 0.26 g/mL, 17.87, 7.73 g GAE/100 g, 6.49 mg/mL dan 31.17 g TEAC/100 g. Kata kunci: antioksidan, penyangraian, dan total fenol.
ABSTRACT ROZI WIRANATA. Effect of roasting on the robusta coffee (Coffea canephora L.) physicochemical properties. Supervised by DIAN HERAWATI. Robusta coffee beans (Coffea canephora. L) contain active compounds mainly come from the class of phenolic compounds. The active components found in coffee has a strong antioxidant activity that can reduce free radicals in the human body. Total phenolic compounds and antioxidant activity as well as physical characteristic of coffee are influenced by the roasting process. The physical characteristic (density, moisture content, and color) and chemical characteristic (phenolic and antioxidant capacity) were tested to determine the effect of roasting on coffee bean properties. Density, moisture content, and color were analyzed using gravimetry, oven drying, and cromameter respectively. While phenolic and antioxidant activity (DPPH IC50 and FRAP) were determine by UV-VIS spectrofotometry. Roasting process reduced aw, density, color lightness, phenolic compound, and antioxidant capacity (by DPPH and FRAP). Moistre content, density, lightnes, total phenols, antioxidant activity (AA) DPPH (IC50) and AA FRAP of coffe rice were 10.25 %, 0.64 g/mL, 52.48, 13.18 g GAE/100 g, 2,49 mg/mL and 35.26 g TEAC/100 g) respectively. Meanwhile, moisture content, density, lightness, total phenols, antioxidant activity (AA) DPPH (IC50) and AA FRAP of roasted coffee from roasting dark level were 0.86 %, 0.26 g/mL, 17.87, 7.73 g GAE/ 100 g, 6.49 mg/mL and 31.17 g TEAC/100 g. Keywords: antioxidant; roasting; total phenol.
PENGARUH TINGKAT PENYANGRAIAN TERHADAP KARAKTERISTIK FISIK DAN KIMIA KOPI ROBUSTA (Coffea canephora. L)
ROZI WIRANATA
Skripsi sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknologi Pertanian pada Departemen Ilmu dan Teknologi Pangan
DEPARTEMEN ILMU DAN TEKNOLOGI PANGAN FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2016
PRAKATA Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah subhanahu wa ta’ala atas segala karunia dan hidayah-Nya sehingga skripsi ini berhasil diselesaikan. Tema yang dipilih dalam penelitian yang dilaksanakan sejak bulan November 2015 ini adalah kopi, dengan judul Pengaruh Tingkat Penyangraian terhadap Karakteristik Fisik dan Kimia Kopi Robusta (Coffea canephora. L). Terima kasih penulis ucapkan kepada Dian Herawati, S.TP, M.Si selaku dosen pembimbing skripsi dan dosen pembimbing akademik yang telah banyak memberi bimbingan, motivasi, saran, materi, waktu, dan hal lainnya. Penulis juga mengucapkan terima kasih kepada Dr. Ir Hanifah Nuryani Lioe, M.Si dan Dr. Ing. Aziz Boing Sitanggang, S.TP, M.Sc selaku dosen penguji yang telah memberikan kritik dan saran untuk penyempurnaan penulisan skripsi. Terima kasih kepada seluruh staf Departemen Ilmu dan Teknologi Pangan IPB baik dosen pengajar, laboran, petugas teknis dan yang lainnya. Terima kasih kepada keluarga tercinta Ibu Marsita, Bapak RamLan, Abang Riyan Pratama, dan Adik Irwan Fahrezy untuk kasih sayang, doa serta dukungan yang selalu diberikan. Wiranty Wahyu Lestari atas doa, dukungan, dan semangat yang diberikan selama perjuangan tugas akhir ini. Adika Waskito, Amelia Lindani, Astrie Mardhatillah, Duantra Bergas Ari Kunto, Erka Fitria, Goklas Parlindungan Siregar, Lolita Agni Anggraini, Muthiarini Dwi Dhamayanthy, Nadhilla Prida Shabrina, Prasetyo Pamungkas, Raden Amari Angrit, Ratu Intan Pramitha, dan Sekar Indah Maharani atas dukungan dan semangat yang diberikan selama penelitian dan penyusunan tugas akhir. Teman Laboratorium Kimia Seafast Center (Afif Arwani, Heidi Natawidjadja, Ihda Azizah, Oky Oktapiani, Reni Ayu Amaliya, Risko Hasiholan Sipayung, dan Soraya Resti Pangetika) atas bantuan dan motivasi yang telah diberikan selama penulis melakukan penelitian. Teman OMDA IKPB, IKPB 49 (Randi Dea Utama, Trisya Meitiana, Vishy Eka Putri), Himitepa 2013-2014, Himitepa 2014-2015, dan teman seperjuangan keluarga besar ITP 49, serta pihak yang turut membantu dalam pelaksanaan tugas akhir ini. Semoga karya ilmiah ini bermanfaat. Bogor, Agustus 2016 Rozi Wiranata
vi
DAFTAR ISI DAFTAR PUSTAKA
vi
DAFTAR TABEL
vii
DAFTAR GAMBAR
vii
DAFTAR LAMPIRAN
vii
PENDAHULUAN
1
Latar Belakang
1
Tujuan Penelitian
2
Manfaat Penelitian
2
METODOLOGI
2
Waktu dan Tempat Penelitian
2
Bahan dan Alat
2
Tahapan Penelitian
3
Analisis Data
7
HASIL DAN PEMBAHASAN Karakteristik fisik kopi bubuk Karakteristik kimia ekstrak kopi bubuk SIMPULAN DAN SARAN
7 7 13 16
Simpulan
16
Saran
17
DAFTAR PUSTAKA
17
LAMPIRAN
20
RIWAYAT HIDUP
31
vii
DAFTAR TABEL 1 Hasil distribusi sebaran ukuran partikel untuk persiapan sampel ...................... 9 2 Hasil distribusi sebaran ukuran sampel bubuk kopi pada skala 4.0 ................. 10
DAFTAR GAMBAR 1 Diagram alir tahapan penelitian 2 Grafik hubungan antara suhu dan waktu penyangraian pada brown 3 Grafik hubungan antara waktu dan suhu penyangraian tingkat city roast 4 Grafik hubungan antara waktu dan suhu penyangraian tingkat dark 5 Hasil pengukuran densitas kamba biji kopi 6 Hasil pengukuran kadar air bubuk kopi 7 Hasil pengukuran tingkat kecerahan warna (L) sampel bubuk kopi 8 Penampakan fisik kopi beras dan kopi sangrai 9 Hasil pengukuran total fenol ekstrak bubuk kopi 10 Hasil analisis aktivitas antioksidan metode DPPH ekstrak bubuk kopi 11 Hasil analisis aktivitas antioksidan metode FRAP ekstrak bubuk kopi
3 7 8 8 10 11 12 12 13 15 16
DAFTAR LAMPIRAN 1 Diagram alir tahapan penelitian 2 Grafik hubungan antara suhu dan waktu penyangraian pada brown 3 Grafik hubungan antara waktu dan suhu penyangraian tingkat city roast 4 Grafik hubungan antara waktu dan suhu penyangraian tingkat dark 5 Hasil pengukuran densitas kamba biji kopi 6 Hasil pengukuran kadar air bubuk kopi 7 Hasil pengukuran tingkat kecerahan warna (L) sampel bubuk kopi 8 Penampakan fisik kopi beras dan kopi sangrai 9 Hasil pengukuran total fenol ekstrak bubuk kopi 10 Hasil analisis aktivitas antioksidan metode DPPH ekstrak bubuk kopi 11 Hasil analisis aktivitas antioksidan metode FRAP ekstrak bubuk kopi
3 7 8 8 10 11 12 12 13 15 16
1
PENDAHULUAN Latar Belakang Kopi merupakan salah satu produk industri terbesar dan minuman paling populer di dunia. Kopi juga merupakan komoditas dari subsektor perkebunan penghasil devisa dengan nilai ekonomi tinggi. Berdasarkan data International Coffee Organization (ICO), Indonesia menempati urutan ketiga sebagai negara penghasil kopi terbesar dunia setelah Brazil dan Vietnam. Menurut Davis et al. (2006) terdapat tiga spesies utama kopi (Rubiaceae): Coffea arabica (dikenal sebagai kopi arabika), Coffea canephora (dikenal sebagai kopi robusta) dan Coffea liberica (dikenal sebagai kopi Liberian). Jenis kopi yang dibudidayakan di Indonesia ada dua jenis yaitu kopi arabika dan kopi robusta. Berdasarkan data statistik perkebunan komoditas kopi di Indonesia, setiap tahunnya meningkat mulai dari luas area produksi kopi hingga total produksi kopi. Luas area produksi kopi pada tahun 2013 sebesar 1.24 juta ha dan meningkat hingga tahun 2015 sebesar 1.25 juta ha, sedangkan total produksi kopi pada tahun 2013 sebesar 675 ribu ton dan meningkat hingga tahun 2015 sebesar 739 ribu ton. Kopi robusta memiliki persentase tertinggi sekitar 83% dari total produksi kopi di Indonesia dan sisanya adalah kopi arabika. Hal ini disebabkan karena kopi robusta lebih mudah tumbuh pada daerah ketinggian 400-700 m dpl (meter di atas permukaan laut) sehingga perkebunan kopi robusta lebih mudah ditanam di Indonesia. Selain itu kopi robusta juga lebih resisten terhadap serangan hama dan penyakit (khususnya penyakit HV atau lebih dikenal sebagai penyakit karat daun) dan kopi robusta masih toleran apabila di tanam pada ketinggian kurang dari 400 m dpl dengan suhu 21-24 0C. Kopi merupakan sumber yang kaya akan senyawa fenolik terutama asam klorogenat, asam amino, dan gula pereduksi (Xu et al. 2012). Menurut Selmar et al. (2014), asam klorogenat yang terkandung dalam kopi robusta sekitar 7-10% lebih tinggi dibanding kopi arabika yang sekitar 5.0-7.5%, asam amino dalam kopi robusta juga memiliki nilai yang lebih tinggi yaitu 0.35-0.60% dibandingkan kopi arabika yaitu 0.27-0.50%, sedangkan gula pereduksi yang terkandung dalam kopi robusta sekitar 55.5%. Asam klorogenat memiliki aktivitas antioksidan yang tinggi secara in vitro. Antioksidan merupakan senyawa yang dapat menghambat proses oksidasi substrat pada konsentrasi yang rendah. Karakteristik utama antioksidan adalah kemampuannya dalam menangkap radikal bebas (Vaya et al. 2001). Radikal bebas adalah senyawa kimia yang mempunyai satu atau lebih elektron yang tidak berpasangan. Senyawa ini bersifat tidak stabil dan sangat reaktif (Lestario et al. 2008). Penyangraian dapat menyebabkan perubahan kimia, aktivitas biologis, serta akan terbentuk suatu reaksi terutama reaksi Maillard karena terjadi degradasi gula pereduksi, asam amino, dan asam klorogenat (Wang et al. 2011; Demarco et al. 2011). Penyangraian kopi dapat dikendalikan dengan melakukan pengamatan terhadap suhu dan lama proses penyangraian. Biasanya secara kualitatif dapat diketahui berdasarkan warna kopi sangrai mulai dari tingkat brown, city roast, dan dark (Somporn et al. 2011). Semakin lama waktu penyangraian, warna biji kopi sangrai mendekati cokelat tua kehitaman (Mulato 2002). Jika melebihi waktu
2 tersebut, akan didapatkan flavor yang tidak diinginkan (Wijaya et al. 2000). Pada penelitian ini, tingkat penyangraian yang digunakan bervariasi, untuk melihat pengaruh proses penyangraian terhadap karakteristik fisik dan kimia kopi robusta. Penggilingan biji kopi dilakukan untuk mendapatkan bubuk kopi. Skala penggilingan harus terukur untuk mendapatkan tingkat distribusi sebaran ukuran bubuk kopi yang sama dengan standar kopi komersil. Tujuan Penelitian Tujuan penelitian ini adalah untuk mengetahui pengaruh penyangraian terhadap karakteristik fisik bubuk kopi dan karaktersitik kimia ekstrak kopi. Manfaat Penelitian Manfaat dari penelitian ini adalah sebagai acuan kepada masyarakat mengenai tingkat penyangraian untuk menghasilkan kopi dengan karakteristik fisik dan kimia tertentu.
METODOLOGI Waktu dan Tempat Penelitian Penelitian dilakukan dari bulan November 2015-Mei 2016. Penelitian ini dilaksanakan di Laboratorium Kimia Seafast Center, Laboratorium Pengolahan Pangan dan (L2), dan Laboratorium Analisis Pangan Terakreditasi dan Instrumen, Depatermen Ilmu dan Teknologi Pangan, Fakultas Teknologi Pertanian, Institut Pertanian Bogor. Bahan dan Alat Bahan baku yang digunakan dalam penelitian ini antara lain kopi beras robusta EK 1 Lampung (diperoleh dari Kopi Ranin, Bangbarung, Bogor), sedangkan bahan kimia habis pakai untuk analisis yang digunakan diantaranya adalah air deion, asam askorbat, asam galat, buffer asetat, etanol, kertas saring Whattman No. 1, metanol, pereaksi Folin-Ciocalteau (FC), trolox, DPPH, FeCl3.6H2O, HCl, Na2CO3, NaOH, dan TPTZ. Adapun alat-alat yang digunakan untuk analisis antara lain mesin probat GP-25 propan-werke, spektrofotometer UV-VIS, chromameter minolta CR 300 (Konica Minolta Camera, Co. Japan 82281029), roast bean coffee grinder eureca IPX1-Italy, green bean coffee grinder RT-02A rong tsong precision technology Co, refactometer digital SCM 100, vibrating screen rotap RX-29-USA (40, 50 dan 60 mesh), vortex, alat gelas, desikator, hotplate magnetic stirer, inkubator, pemanas air listrik, oven vakum, neraca analitik, dan pH meter.
3 Tahapan Penelitian Penelitian ini terdiri dari dua tahap yaitu tahap persiapan sampel dan tahap analisis. Tahapan awal penelitian adalah penentuan ukuran skala penggilingan kopi sangrai pada beberapa skala penggilingan kemudian dilakukan pengayakan untuk melihat sebaran ukuran bubuk kopi yang dibandingkan dengan kopi komersil. Setelah mendapatkan skala penggilingan kemudian data tersebut divalidasi dengan sebaran ukuran bubuk kopi sampel yang akan dianalisis kemudian dilakukan pengayakan. Penyangraian kopi dilakukan dengan menggunakan mesin probat. Apabila hasil sebaran ukuran bubuk kopi sampel yang akan dianalisis sama dengan sebaran ukuran bubuk kopi komersil maka hasil penggilingan dengan skala yang telah ditentukan telah sesuai. Kopi beras (Green bean Coffee)
Penyangraian: brown, city roast, dan dark
Kontrol: tanpa penyaraian Pengemasan dengan alluminium foil
Kopi Sangrai
Analisis karakteristik fisik 1. Densitas kamba
Penggilingan: 40, 50, 60 mesh
Kopi Bubuk Penyeduhan Ampas ekstrak kopi
Analisis karakteristik fisik 1. Kadar Air (AOAC 2005) 2. Warna dengan chromameter minolta CR300
Penyaringan Ekstrak kopi
Analisis karakteristik kimia 1. Analisis Total Fenol (Vignoli et al. 2011) 2. Analisis antioksidan (metode DPPH dan FRAP (Vignoli et al. 2014) Gambar 1 Diagram alir tahapan penelitian
4 Gambar 1 merupakan keseluruhan dari tahapan penelitian ini. Terdapat tiga tingkat penyangraian mulai dari tingkat brown, city roast dan dark. Untuk menentukan karakteristik dari 3 tingkat penyangraian tersebut digunakan parameter warna untuk melihat perbedaan dari tiap tingkat penyangraian tersebut kemudian suhu penyangraian terbagi menjadi 2 suhu yaitu suhu indikator 1 dan suhu indikator 2. Masing-masing suhu diamati perubahannya setiap 30 detik dan dicatat suhunya. Aluminiun foil digunakan sebagai bahan pengemas untuk mencegah kenaikan kadar air. Kopi yang sudah disangrai kemudian dianalisis secara fisik meliputi densitas kamba, kadar air, serta warna, dan diseduh untuk dianalisis secara kimia meliputi analisis antioksidan (metode DPPH dan FRAP) dan total fenol. Karakteristik fisik bubuk kopi Penentuan pengaruh skala penggilingan terhadap ukuran bubuk kopi Biji kopi yang telah disangrai, ditimbang sebanyak 50 g kemudian digiling dengan grinder selama 30 detik. Hasil bubuk kopi dimasukan sementara dalam wadah plastik. Kemudian dilakukan proses pengayakan dengan menggunakan vibrating screen dengan tiga tingkat ukuran partikel ayakan mulai dari 40 (450 µm); 50 (300 µm); dan 60 (250 µm) mesh. Bubuk kopi yang telah diayak dimasukan dalam wadah plastik yang sebelumnya telah ditimbang bobotnya. Setelah itu dilakukan penimbangan bobot bubuk kopi. Setiap sampel dilakukan dua kali ulangan. Untuk memverifikasi sampel kopi yang akan dianalisis, sebanyak 15 g sampel kopi digiling dan diayak dengan menggunakan metode yang sama. Jumlah sampel yang berbeda dikarenakan untuk melihat konsisten atau tidaknya hasil sebaran ukuran partikel penggilingan dan pengayakan bubuk kopi. Penyangraian biji kopi Kopi beras (green bean coffee) ditimbang sebanyak 2 kg untuk masingmasing perlakuan. Kemudian disangrai dengan mesin probat dengan 3 perlakuan yaitu tingkat brown, city roast dan dark. Setiap biji kopi yang disangrai akan dibandingkan dengan warna sampel kopi komersil. Biji kopi sangrai yang telah memiliki kesamaan warna terhadap standar kemudian ditimbang sebanyak 15 g, dikemas dalam aluminium foil dan di-seal. Selama proses penyangraian, perlu dilakukan pengamatan suhu, waktu, dan warna biji kopi setiap 30 detik. Hasil biji kopi yang telah disangrai kemudian dilakukan analisis secara fisik yaitu densitas kamba. Penggilingan biji kopi Biji kopi sangrai yang sudah dikemas dibagi menjadi dua bagian yaitu 3 g untuk proses pembilasan antar sampel dan 12 g untuk selanjutnya dilakukan analisis. Sebelum memasukkan sampel, lakukan pembilasan. Pembilasan diperlukan untuk membersihkan sisa sampel yang masih tersisa dalam mesin penggilingan. Proses penggilingan dilakukan selama 30 detik dan pastikan tidak ada bubuk kopi yang tersisa di dalam grinder. Biji kopi yang sudah menjadi
5 bubuk ditampung dalam wadah kemasan aluminium foil dan di-seal untuk selanjutnya dilakukan analisis yaitu analisis kadar air dan warna. Analisis densitas kamba Analisis densitas kamba dilakukan secara gravimetri terhadap biji kopi sangrai dengan menimbang bobot kopi yang dimasukkan ke dalam gelas ukur 50 mL. Analisis kadar air (AOAC 2012) Analisis kadar air dilakukan terhadap sampel bubuk kopi. Cawan aluminium kosong yang telah diberi kode dikeringkan pada suhu 105 ºC selama 15 menit, kemudian didinginkan di dalam desikator dan ditimbang bobotnya. Sebanyak 1-2 g bubuk kopi dimasukkan ke dalam cawan dan dikeringkan dalam oven pada suhu 105 ºC selama 5 jam. Cawan didinginkan dalam desikator dan ditimbang sampai diperoleh bobot yang konstan. Hasil kadar air dinyatakan dalam % basis basah. Kadar air dapat dihitung dengan menggunakan persamaan berikut: kadar air = Keterangan:
W W1 W2
W − W1 − W2 x 100% W
= bobot sampel sebelum dikeringkan (g) = bobot sampel + cawan setelah dikeringkan (g) = bobot cawan kosong (g)
Analisis warna dengan Chromameter (Hutching 1999) Pengukuran warna terhadap bubuk kopi dilakukan dengan menggunakan Chromameter Minolta CR-300 (Konica Minolta Camera, Co. Japan 82281029). Prinsip pengukuran warna menggunakan alat ini adalah pengukuran perbedaan warna melalui pantulan cahaya oleh permukaan sampel. Sampel diletakkan pada tempat khusus, setelah menekan tombol start diperoleh nilai L, a, dan b. Ketiga parameter tersebut merupakan ciri notasi Hunter. Notasi L berkisar diantara 0 (hitam) hingga ± 100 (putih). Notasi a menyatakan nilai kromatik campuran merah-hijau dengan nilai +a (positif) dari 0 sampai +100 untuk warna merah dan –a (negatif) dari 0 sampai -80 untuk warna hijau. Notasi b menyatakan warna kromatik campuran biru-kuning dengan nilai +b (positif) dari 0 sampai +70 untuk warna kuning dan nilai –b (negatif) dari 0 sampai -80 untuk warna biru. Karakteristik kimia ekstrak kopi Ekstrak bubuk kopi sangrai Bubuk kopi yang telah digiling ditimbang sebanyak 5 g kemudian diseduh dengan air panas sebanyak 100 mL bersuhu 95 °C. Ekstrak bubuk kopi tersebut langsung dipanaskan selama 1 menit di atas hot plate untuk mencapai suhu ekstrak kopi bubuk 95 °C dan tambahkan magnetic stirer didalamnya. Setalah itu, ekstrak kopi didinginkan dengan cara direndam dalam wadar air es sambil diaduk
6 dengan magnetic stirer selama 2 menit di atas hot plate. Kemudian, ekstrak kopi disaring dengan kertas saring Whattman No. 1 dan disimpan di dalam botol gelap. Analisis total fenol (Vignoli et al. 2014) Analisis total fenol dilakukan terhadap ekstrak kopi dan dianalisis dengan menggunakan metode spektrofotometri UV-VIS. Sebanyak 0.1 mL ekstrak kopi ditambah 1.9 mL etanol 95%, 5.0 mL air destilata dan 0.5 mL Folin-Ciocalteu 50% (v/v) dalam tabung reaksi bertutup dan di-vorteks selama 10 detik kemudian didiamkan selam 5 menit. Campuran larutan tersebut ditambahkan 1.0 mL Na2CO3 5% dan ditutup dengan aluminium foil kemudian disimpan dalam ruang gelap selama 1 jam. Blanko diperlukan dengan perlakuan duplo yaitu menambahkan 0.1 mL etanol 95% untuk menggantikan sampel dan diukur absorbansinya pada panjang gelombang 725 nm. Kurva standar asam galat dibuat dengan konsentrasi 500 ppm (5 mg/10 mL). Sebanyak 0.04; 0.06; 0.08; 0.10; 0.12; 0.14; dan 0.16 mL standar stok dimasukkan ke dalam tabung reaksi kemudian ditambahkan etanol 95% hingga volumenya tepat 2.0 mL. Penetapan konsentrasi dilakukan dengan menggunakan asam galat, sehingga konsentrasi senyawa fenol yang dihasilkan memiliki satuan g GAE/100 g (g Gallic Acid Ekuivalen/100 g). Analisis antioksidan dengan metode DPPH (Vignoli et al. 2011) Analisis antioksidan dengan metode DPPH juga dilakukan pada sampel ekstrak kopi. Analisis antioksidan DPPH digunakan untuk mengetahui kemampuan antioksidan menangkap radikal bebas. Pengenceran kopi dimulai dari 2; 3; 4; 6; 10; dan 15 mg/mL. Sebanyak 1 mL buffer asetat 100 mM (pH 5.5), 1 mL etanol dan 0.5 mL DPPH-etanol 250 µM dicampur, kemudian 10 µL sampel ditambahkan ke dalam masing-masing pengenceran tersebut. Larutan yang akan dianalisis, didiamkan selama 10 menit dan dilakukan pengukuran absorbansi pada panjang gelombang 517 nm. Kontrol positif dibuat dengan tidak ditambahkan sampel pada pengenceran tersebut yang menunjukkan jumlah maksimum DPPH (dianggap 100% dari radikal bebas dalam larutan), sedangkan kontrol dibuat dari reaksi tanpa DPPH. Inhibition Activity (IC50) diasumsikan sebagai konsentrasi yang memberikan pengurangan 50% konsentrasi radikal bebas. IC50 dari sampel dapat dihitung dengan menggunakan persaman berikut: 𝐼𝐴 % = 100 −
𝐴𝑏𝑠 𝑠𝑎𝑚𝑝𝑒𝑙 𝑥 100 𝐴𝑏𝑠 𝑘𝑜𝑛𝑡𝑟𝑜𝑙
Analisis antioksidan dengan metode FRAP (Vignoli et al. 2014) Pereaksi FRAP (Ferric Reducing Antioxidant Power) disiapkan dengan mencampur 2.5 mL larutan 10 mM TPTZ (2,4,6-Tripyridyl-s-Triazine) dalam 40 mM HCl, 2.5 mL FeCl3.6H2O 20 mM dan 25 mL buffer asetat 0,3 mM (pH 3.6). Pereaksi tersebut diinkubasi pada 37 °C selama 30 menit. Untuk menghitung kapasitas antioksidan, 900 µL pereaksi FRAP dicampur dengan 90 µL air destilata dan 10 µL dari uji sampel. Pembacaan absorbansi dilakukan pada panjang gelombang 595 nm setelah 30 menit diinkubasi pada 37 °C. Perhitungan aktivitas antioksidan berdasarkan kurva standar trolox (g TEAC/100 g).
7 Analisis Data Analisis data secara statistik dilakukan dengan menggunakan program SPSS 22 pada taraf signifikansi p<0.05. Uji one way ANOVA dilakukan untuk mengetahui pengaruh tingkat penyangraian terhadap karakteristik fisik dan kimia kopi robusta, kemudian dilanjutkan dengan uji lanjut Duncan.
HASIL DAN PEMBAHASAN Karakteristik fisik kopi bubuk Penyangraian kopi beras (roasting) Roasting merupakan proses penyangraian biji kopi yang tergantung pada suhu dan waktu proses pengolahannya. Biasanya proses penyangraian dapat diketahui dengan adanya perubahan kimiawi yang signifikan diantaranya terjadi kehilangan berat kering terutama gas CO2 yang sangat berkaitan dengan suhu penyangraian dan produk pirolisis lainnya. Suhu penyangraian yang digunakan dapat digolongkan menjadi tiga yaitu brown roast (193-199 0C), city roast (2040C), dan dark roast (213-2210C) (Ridwansyah 2003). Namun pada penelitian ini suhu penyangraian pada mesin yang digunakan yaitu antara 180-210 0C. Untuk membedakan ketiga tingkat penyangraian tersebut digunakan warna kopi sangrai komersil sebagai standar. Profil penyangraian 3 tingkat yang digunakan dapat dilihat pada Gambar 2,3, dan 4.
Suhu (0C)
230 210
Suhu indikator 2 ulangan 1
190
Suhu indikator 1 ulangan 1
170
Suhu indikator 2 ulangan 2
150
Suhu indikator 1 ulangan 2 0
2
4 6 Waktu (menit)
8
10
Gambar 2 Grafik hubungan antara suhu dan waktu penyangraian pada brown Pada perlakuan penyangraian kopi pada tingkat brown yang diulang 2 kali memiliki hasil yang berbeda-beda. Suhu yang ada di mesin penyangraian memiliki 2 tampilan suhu yaitu suhu indikator 1 dan suhu indikator 2. Sehingga pada penelitian ini dilihat pada kombinasi yang mana kedua suhu tersebut menjadi acuan mulainya waktu penyangraian. Pada ulangan 1, jika kopi disangrai pada suhu indikator 1 >190 0C dan suhu indikator 2 >150 0C waktunya sekitar 8 menit,
8 sedangkan pada ulangan 2, jika kopi disangrai pada suhu indikator 1 >210 0C dan suhu indikator 2 >180 0C waktunya sekitar 6 menit.
Suhu (0C)
230 210
Suhu indikator 2 ulangan 1
190
Suhu indikator 1 ulangan 1 Suhu indikator 2 ulangan 2
170
Suhu indikator 1 ulangan 2
150 0
2
4
6 8 10 Waktu (menit)
12
14
Gambar 3 Grafik hubungan antara waktu dan suhu penyangraian tingkat city roast
Suhu (0C)
230 220
Suhu indikator 2 ulangan 1
210 200
Suhu indikator 1 ulangan 1
190
Suhu indikator 2 ulangan 2
180
Suhu indikator 1 ulangan 2
170
0
2
4 6 Waktu (menit)
8
10
Gambar 4 Grafik hubungan antara waktu dan suhu penyangraian tingkat dark Hasil ulangan 2 pada tingkat brown dapat menjadi acuan penyangraian untuk memperoleh kopi dengan tingkat brown karena tingkat brown berdasarkan literatur waktu sangrainya sekitar 6 menit. Hal yang sama diuji pada penyangraian untuk mendapatkan hasil kopi tingkat city roast dan dark. Sehingga disarankan apabila ingin mendapatkan karakteristik kopi yang disangrai dengan parameter warna kopi komersil sebagai standar diperlukan suhu mesin penyangraian pada suhu indikator 1 >200 0C dan suhu indikator 2 >180 0C. Terlihat dari ketiga tabel tersebut suhu indikator 1 ulangan 2 meliliki karaketer yang sama. Namun perlu penelitian lebih lanjut untuk menduga kombinasi antara suhu dan lama proses penyangraian yang sesuai. Sehingga apabila sudah diketahui karateristik mesin penyangraian dengan baik akan mempermudah dalam penyusunan stantar operasi mesin penyangraian untuk melihat pengaruh tingkat penyarangraian kopi terhadap karakteristik fisik dan kimia kopi robusta.
9 Penentuan distribusi ukuran kopi bubuk Tahapan ini digunakan untuk menentukan skala penggilingan yang akan digunakan untuk menggiling sampel. Hasil gilingan akan dibandingkan dengan distribusi ukuran bubuk kopi standar komersil. Kopi yang digunakan untuk menetukan ukuran kopi bubuk adalah kopi sangrai yang didapatkan dari beberapa daerah di Indonesia. Dari beberapa sebaran ukuran kopi bubuk tersebut, kemudian dilihat kecenderungan sebaran setiap ukuran bubuknya. Skala kopi bubuk yang memiliki kecenderungan sebaran ukuran partikel yang mirip dengan standar akan digunakan sebagai skala acuan. Skala acuan tersebut yang kemudian digunakan sebagai skala penggilingan untuk sampel analisis. Tabel 1 Hasil distribusi sebaran ukuran partikel untuk persiapan sampel Perlakuan Skala 3.3 Skala 3.4 Skala 3.5 Skala 4.0 Kopi Komersil skala 4.0
> 425 µm 68.89±2.58 59.98±3.40 61.00±3.03 47.73±10.30 47.60±5.53
Bobot bubuk kopi (%) 300-425 µm* 250-300 µm** 29.12±1.28 1.65±1.00 34.75±0.46 4.58±3.53 37.53±3.20 1.18±0.10 49.44±8.76 2.22±1.29 50.40±5.52
11.89±1.69
<250 µm*** 0.56±0.29 0.71±0.33 0.30±0.06 0.63±0.25 0.00±0.00
*lolos ayakan 40 mesh, **lolos ayakan 50 mesh, ***lolos ayakan 60 mesh
Hasil sebaran ukuran pengayakan bubuk kopi yang disajikan pada Tabel 1 pada skala penggilingan 3.3, 3.4, dan 3.5 dapat dilihat hasil pengayakannya lebih dari 50% bubuk kopi tidak lolos pada ayakan 40 mesh, sedangkan skala penggilingan 4/0 hasilnya kurang dari 50% bubuk kopi tidak lolos ayakan 40 mesh. Sehingga hasil ini menjadi acuan pada skala yang mana sampel kopi memiliki karakteristik sebaran ukuran bubuk kopi yang sama dengan ukuran bubuk kopi ketika digiling pada skala yang berbeda-beda. Kopi komersil yang diuji menunjukkan hasil yang sama ukuran bubuk kopinya dengan sebaran ukuran bubuk kopi yang digiling dangan skala penggilingan 4.0. Sehingga dapat disimpulkan skala penggilingan 4.0 dapat dijadikan skala penggilingan untuk menggiling sampel kopi sangrai yang akan dianalisis. Validasi distribusi ukuran partikel Setelah didapatkan skala penggilingan dari penelitian tahap pertama, pengayakan sampel kopi sangrai juga digunakan untuk memvalidasi sebaran ukuran bubuk kopi sampel yang akan dianalisis. Dari Tabel 2 dapat dilihat sampel kopi yang digiling pada skala 4.0 menunjukkan bahwa hasilnya kurang dari 50% bubuk kopi yang tidak lolos pada ayakan 40 mesh dan lebih dari 50% bubuk kopi lolos pada ayakan 40 mesh. Sehingga hasil ini memiliki kesamaan pada sampel kopi komersil.
10 Tabel 2 Hasil distribusi sebaran ukuran sampel bubuk kopi pada skala 4.0 Sampel Green bean Brown City roast Dark
> 425 µm 92.10±0.45 44.01±3.52 37.16±1.29 23.99±1.24
Bobot bubuk kopi (%) 300-425 µm* 250-300 µm** 3.61±0.08 2.83±0.31 27.43±0.99 24.01±3.78 31.01±0.39 26.37±0.90 35.93±1.83 35.14±1.28
<250 µm*** 0.45±0.06 4.55±1.40 5.46±1.34 4.95±1.62
*lolos ayakan 40 mesh, **lolos ayakan 50 mesh, ***lolos ayakan 60 mesh
Densitas kamba Densitas kamba menunjukkan keringkasan suatu bahan dalam menempati volume. Semakin tinggi densitas kamba menunjukan bahwa produk semakin padat. Densitas kamba keempat perlakuan menunjukan semakin lama proses penyangraian semakin kecil densitasnya. Penyangraian menyebabkan penurunan densitas kamba pada kopi biji kopi sangrai. Densitas kamba kopi sangrai yang lebih kecil ukurannya menyebabkan kopi sangrai lebih efisien penempatannya dalam kemasan.
Densitas Kamba (g/mL)
0.8 0.7
0.64±0.01d
0.6 0.5
0.41±0.03c
0.4
0.32±0.00b 0.26±0.01a
0.3 0.2 0.1 0 Green bean
Brown
City roast
Dark
Sampel *Notasi yang sama menunjukkan tidak berbeda nyata (α=0.05)
Gambar 5 Hasil pengukuran densitas kamba biji kopi Dari Gambar 5 dapat dilihat bahwa selama proses penyangraian setiap sampel memiliki ukuran densitas kamba yang berbeda nyata. Suhu penyangraian sangat memengaruhi densitas kamba. Semakin lama waktu penyangraian menyebabkan densitas kamba kopi sangrai semakin kecil. Hal ini disebabkan karena berkurangnya kadar air apabila kopi disangrai dengan waktu yang lama. Pengurangan kadar air akan berpengaruh pada ukuran biji kopi sangrai. Biji kopi yang telah disangrai akan mengalami pengembangan volume yang disebabkan karena keluarnya senyawa volatil yang terdapat pada kopi. Pengembangan volume tersebut sebanding dengan perubahan kadar airnya. Pengecilan ukuran akan meningkatkan luas permukaan sehingga proses penguapan air dari biji kopi akan
11 semakin cepat. Jika ditempatkan ke dalam suatu wadah akan memiliki kerapatan yang semakin besar. Hal ini disebabkan karena kadar air bahan masih tinggi sehingga biji kopi mengalami peningkatan volume. Kadar air Analisis kadar air dilakukan pada biji kopi yang telah disangrai. Analisis kadar air juga diperlukan untuk menentukan karakteristik fisik kopi sangrai. Kadar air adalah persentase kandungan air suatu bahan yang dapat dinyatakan berdasarkan berat basah atau berat kering. Kadar air bahan menunjukan banyaknya kandungan air persatuan bobot bahan. Selain itu, kadar air juga memengaruhi umur simpan dan ketahanan bahan terhadap mikroorganisme. Daya simpan suatu bahan pangan dapat diperpanjang dengan menghilangkan sebagian air dalam bahan pangan hingga mencapai kadar air tertentu. Semakin rendah kadar air maka semakin kecil kemungkinan bahan terkontaminasi oleh mikroorganisme pada suatu penyimpanan. Kadar air maksimum untuk bubuk kopi sangrai berdasarkan SNI 01-3542-2004 adalah maksimal 7 % bb (basis basah). Hal ini sesuai dengan kadar air sampel bubuk kopi yang nilainya kurang dari 7 % bb. Kadar air bubuk kopi yang disajikan pada Gambar 6 mulai dari perlakuan green bean, brown, city roast, dan dark berturut-turut yaitu 10.25±0.01 % bb, 3.04±0.01 % bb, 1.75±0.01 % bb, dan 1.32±0.09 % bb. Hasil uji lanjut Duncan menunjukan bahwa semua perlakuan memberikan hasil yang berbeda nyata terhadap proses penyangraian.
Kadar air (%basis basah)
12
10.25±0.01d
10 8 6 3.79±0.01c
4
1.61±0.01b
2
0.86±0.09a
0 Green bean
Brown
City roast
Dark
Sampel *Notasi yang sama menunjukkan tidak berbeda nyata (α=0.05)
Gambar 6 Hasil pengukuran kadar air bubuk kopi Perbandingan perlakuan pada kopi sangrai menunjukkan bahwa terjadinya penurunan kadar air. Penurunan kadar air disebabkan karena adanya proses pengeringan biji kopi oleh proses pemanasan dalam hal ini dilakukan proses penyangraian. Menurut Joko et al. (2009) menyatakan selama terjadi proses penyangraian terjadi perpindahan panas dari media penyangraian ke bahan pangan dan juga perpindahan massa air. Panas yang mengakibatkan terjadinya perubahan
12 massa air dari bahan dikarenakan adanya panas laten penguapan. Perubahan massa air terjadi ketika kandungan air pada bahan telah sampai pada kondisi jenuh, sehingga menyebabkan air yang terkandung dalam bahan dari fase cair menjadi uap. Perubahan kadar air yang terjadi selama penyangraian menyebabkan terjadinya perubahan bobot kopi hasil penyangraian. Analisis warna Warna mempunyai peran penting pada komoditas kopi yaitu sebagai daya tarik, tanda pengenal, dan atribut sensori. Warna menjadi faktor mutu yang menarik perhatian konsumen dan paling cepat memberikan kesan disukai atau tidak disukai. Warna pada bubuk kopi dipengaruhi oleh tingkat penyangraian kopi. Waktu penyangraian yang lama akan menghasilkan warna bubuk kopi yang lebih hitam pekat dan berpengaruh terhadap warna ekstrak kopi. 60
52.48±1.68d
Kecerahan warna
50
41.26±0.04c
40
30
23.88±0.06b 17.87±0.14a
20 10
0 Green bean
Brown
City roast
Dark
Sampel *Notasi yang sama menunjukkan tidak berbeda nyata (α=0.05)
Gambar 7 Hasil pengukuran tingkat kecerahan warna (L) sampel bubuk kopi
Grean Bean
Brown
City roast
Dark
Gambar 8 Penampakan fisik kopi beras dan kopi sangrai Proses penyangraian kopi berpengaruh nyata (p<0.05) terhadap nilai kecerahan (L). Dari Gambar 3 dan dapat dilihat bahwa tingkat kecerahan (L) green (52.48±1.68), brown (41.62±0.04), city roast (23.88±0.06) dan dark
13 (17.87±0.14) pada skala 100. Hal ini menunjukkan kecerahan dari setiap perlakuan berbeda nyata satu sama lain. Semakin lama proses penyangraian menyebabkan tingakat kecerahan bubuk kopi semakin kecil atau warnanya semakin gelap. Karakteristik kimia ekstrak kopi bubuk
Total Fenol* (g GAE/100 g ss**)
Analisis total fenol Kopi merupakan salah satu komoditas pertanian yang paling banyak tumbuh di Indonesia. Kopi termasuk tumbuhan yang memiliki kandungan senyawa fenolik yang cukup besar dibandingkan tumbuhan pada umumnya. Beberapa penelitian menunjukkan bahwa komponen fenol pada bahan pangan dapat memberikan efek kesehatan bagi tubuh. Senyawa fenolik memiliki kemampuan mengikat radikal bebas dan berinteraksi dengan protein. Secara epidemologis, senyawa fenolik menunjukan beberapa fungsi penting seperti penghambatan terhadap nitrogen, anti-deposis trigliserida, menurunkan bahaya penyakit non-communicable seperti diabetes, kanker, stroke, anti-inflamasi, dan anti-alergi (Ozcan et al. 2014). Total senyawa fenolik merupakan salah satu analisis yang sering digunakan untuk mengetahui kandungan asam polifenol atau fenolik yang terdapat pada suatu bahan. 16 14
13.18±0.12d
12.52±0.07c
12
9.84±0.03b
10
7.73±0.14a
8 6 4 2 0 Green bean
Brown
City roast
Dark
Sampel *Notasi yang sama menunjukkan tidak berbeda nyata (α=0.05) ** ss = soluble solid
Gambar 9 Hasil pengukuran total fenol ekstrak bubuk kopi Kandungan total fenol ekstrak kopi ditentukan dengan menggunakan reagen Folin-Ciocalteau (FC). Metode reagent Folin Ciocalteau merupakan metode yang paling mudah untuk mengukur total fenol dalam bahan pangan. Reagen FC yang digunakan pada pengukuran sangat stabil jika terlindung dari reduktan dan bahan saat dilarutkan tetap stabil jika terlindung dari cahaya. Mekanisme dasar yang terjadi adalah reaksi oksidasi/reduksi di mana gugus fenolik dioksidasi dan ion metal direduksi (Agbor et al. 2014). Metode ini
14 menggunakan reaksi cepat oksidasi fenol dengan menggunakan alkali. Senyawa fenolik akan mereduksi warna kuning dari reagen FC menjadi hijau yang dapat diukur dengan spektrofotometer UV-VIS (Cicco 2011). Pada penelitian ini digunakan asam galat sebagai standar sehingga hasil pengukuran total senyawa fenolik dapat dinyatakan dalam satuan g asam galat ekuivalen (g GAE/100 g). Hasil pengukuran kandungan total fenol dapat dilihat pada Gambar 9 menunjukan setiap perlakuan berbeda nyata mulai dari green bean 13.18±0.12 g GAE/100 g, brown 12.52±0.07 g GAE/100 g, city roast 9.84±0.03 g GAE/100 g, dan dark 7.73±0.14 g GAE/100 g pada taraf signifikasi 0.05. Proses pengolahan dengan menggunakan panas seperti teknologi penyangraian biasa dilakukan masyarakat untuk meningkatkan penerimaan terhadap bahan pangan. Penggunaan panas dalam pengolahan dapat menyebabkan beberapa perubahan terhadap bahan pangan baik secara fisik maupun kimia. Proses panas menyebabkan perubahan pada integritas struktural dan matriks seluler yang memberikan efek negatif dan positif pada senyawa fitokimia. Perlakuan panas pada bahan pangan biasanya memberikan efek dekstruktif pada flavonoid dan fenolik karena keduanya merupakan komponen yang tidak stabil (Saika 2013). Beberapa penelitian menunjukan bahwa pada bahan pangan yang diberikan perlakuan pemanasan akan mengalami penurunan kandungan total fenol dan aktivitas antioksidan secara signifikan yang disebabkan oleh dua faktor utama yaitu pelepasan komponen fenol dan degradasi/pembentukan menjadi komponen baru (Xu 2008; Padda 2008; Azizah et al. 2009). Analisis kapasitas antioksidan metode DPPH Antioksidan merupakan senyawa nuetraceuticals yang memiliki banyak manfaat terhadap kesehatan. Antioksidan didefinisikan sebagai komponen yang dapat meredam laju reaksi oksidasi yang disebabkan oleh senyawa radikal bebas. Radikal bebas merupakan senyawa yang berperan penting dalam penyakitpenyakit degeneratif seperti kanker, katarak, pelemahan sistem imun, dan kerusakan otak. Formasi dari radikal bebas ini dapat dicegah dengan menggunakan senyawa antioksidan. Jika ketersediaan antioksidan dalam tubuh menurun, radikal bebas dapat merangsang terjadinya kerusakan oksidatif (Namjooyan et al. 2010). Bahan pangan banyak mengandung senyawa-senyawa yang dapat berperan sebagai antioksidan seperti α-tokoferol, asam askorbat, karotenoid, asam amino, peptida, protein, flavonoid dan fenol. Senyawa tersebut merupakan antioksidan alami yang memiliki efek biologis yaitu antibakteri, antivirus, andiperadangan, antialergi, antitrombotik, dan aktivitas vasodilatorei. (de Oliveira et al. 2012). Aktivitas antioksidan pada ekstrak kopi dilakukan dengan menggunakan analisis antioksidan metode DPPH. Metode ini merupakan pengujian yang cepat, mudah, dan paling umum digunakan untuk mengukur kemampuan komponen pangan dalam mengikat radikal bebas dan mendonorkan hidrogen (Marinova 2011). Salah satu metode yang digunakan untuk menguji aktivitas senyawa antioksidan adalah dengan menggunakan metode DPPH. Aktivitas antioksidan sampel dinyatakan dalam IC50 atau konsentrasi sampel yang mempunyai penghambatan terhadap radikal bebas DPPH sebesar 50%. Nilai IC50 ditentukan dengan melakukan pengujian aktivitas antioksidan pada rentang konsentrasi yaitu 0.5-5.0 ppm. Nilai penghambatan yang didapatkan kemudian disubstitusikan pada
15 grafik hubungan antara konsentrasi sampel dengan % penghambatan sampel. Semakin kecil nilai IC50 menunjukan bahwa aktivitas antioksidan pada fraksi tersebut semakin tinggi. 8 6.49±0.04d
7 IC50 (mg/mL)
6
4.91±0.11c
5
4.13±0.01b
4 3
2.49±0.14a
2 1 0 Green bean
Brown
City roast
Dark
Sampel *Notasi yang sama menunjukkan tidak berbeda nyata (α=0.05)
Gambar 10 Hasil analisis aktivitas antioksidan metode DPPH ekstrak bubuk kopi Hasil pengukuran aktivitas antioksidan metode DPPH yang disajikan pada Gambar 10 metode DPPH menunjukan setiap perlakuan berbeda nyata mulai dari green bean 2.49±0.14 mg/mL, brown 4.13±0.01 mg/mL, city roast 4.91±0.11 mg/mL, dan dark 6.49±0.04 mg/mL pada taraf signifikasi 0.05. Penelitian mengenai pengaruh pengolahan terhadap aktivitas antioksidan pada bahan pangan menunjukan hasil yang berbeda nyata antar sampel. Dari keempat perlakuan tersebut disimpulkan bahwa perlakuan green bean memiliki kekuatan antioksidan yang paling tinggi untuk mereduksi radikal bebas hingga 50%. Penyangraian pada suhu antara 180-210 0C memberikan hasil aktivitas antioksidan yang berbeda nyata pada setiap perlakuan. Semakin lama proses penyangraian berlangsung menyebabkan nilai aktivitas antioksidan akan semakin menurun sehingga dibutuhkan ekstrak kopi yang semakin banyak untuk bisa setara dengan perlakuan kontrol. Analisis Kapasitas Antioksidan metode FRAP Pengujian aktivitas antioksidan dengan metode FRAP didasarkan atas kemampuan senyawa antioksidan dalam mereduksi senyawa besi(III)-tripiridiltriazil menjadi besi(II)-tripiridil-triazin pada pH 3.6 (Widyastuti N 2010). Reaksi FRAP didasarkan pada reaksi redoks, kompleks Fe(TPTZ)23+ tereduksi menjadi Fe(TPTZ)22+, sedangkan reaksi DPPH didasarkan pada mekanisme tranfer elektron, radikal bebas DPPH akan terstabilkan oleh senyawa antioksidan (Saputra 2015).
16
FRAP* (g TEAC/100 g ss**)
45 40
35.26±0.56c
38.30±0.95d 33.88±0.68b
35
31.17±0.26a
30 25
20 15 10 5 0 Green bean
Brown
City roast
Dark
Sampel *Notasi yang sama menunjukkan tidak berbeda nyata (α=0.05) ** ss = soluble solid
Gambar 11 Hasil analisis aktivitas antioksidan metode FRAP ekstrak bubuk kopi Hasil pengukuran aktivitas antioksidan metode FRAP dapat disajikan pada Gambar 11 menunjukkan setiap perlakuan mulai dari green bean, brown, city roast, dan dark berturut-turut yaitu 35.26±0.56 g TEAC/100 g, 38.30±0.95 g TEAC/100 g, 33.88±0.68 g TEAC/100 g, dan 31.17±0.26 g TEAC/100 g. Dari hasil tersebut setiap perlakuan memberikan pengaruh nyata terhadap kapasitas antioksidan dengan metode FRAP. Selama waktu penyangraian maka kapasitas antioksidan semakin menurun, kondisi ini kemungkinan disebabkan hilangnya sebagian senyawa polifenol sebagai akibat reaksi oksidasi dengan adanya udara pada waktu penyangraian. Dari keempat perlakuan disimpulkan bahwa pada perlakuan brown merupakan kapasitas antioksidan yang paling tinggi.
SIMPULAN DAN SARAN Simpulan Karakteristik fisik dan kimia ekstrak kopi secara nyata dipengaruhi oleh tingkat penyangraian. Proses penyangraian menurunkan kadar air, densitas kamba, warna, senyawa fenolik, dan kapasitas antioksidan (metode DPPH dan FRAP). Kadar air, densitas kamba, kecerahan warna, total fenol, aktivitas antioksidan (AA) DPPH (IC50) dan AA FRAP kopi beras masing-masing adalah 10.25%, 0.64 g/mL, 52.48, 13.18 g GAE/100 g, 2.49 mg/mL dan 35.26 g TEAC/100 g). Sementara itu, kadar air, densitas kamba, kecerahan warna, total fenol, aktivitas antioksidan (AA) DPPH (IC50) dan AA FRAP kopi sangrai pada tingkat penyangraian lanjut (dark roasted) adalah 0.86%, 0.26 g/mL, 17.87, 7.73 g GAE/100 g, 6.49 mg/mL dan 31.17 g TEAC/100 g.
17 Saran Hasil yang diperoleh dari penelitian ini dipengaruhi oleh lama waktu dan suhu penyangraian. Agar dapat diaplikasikan pada industri pangan dalam penggunaan sehari-hari, disarankan untuk dilakukan penelitian optimasi proses mesin penyangraian terhadap lama waktu dan suhu proses penyangraian sehingga dapat dihasilkan kopi dengan karakteristik fisik dan kimia kopi sangrai yang baik.
DAFTAR PUSTAKA AOAC Association of Official Analytical Chemistry. 2012. Official Method of Analysis. Washington DC (US): Association of Official Analytical Chemistry Agbor GA, Vinson JA, Donnelly PE. 2011. Folin-Ciocalteau reagent for polyphenolic assay. IJFS. 15: 803-808 Azizah AH, Wee KC, Azizah O, Azizah M. 2009. Effect of boiling and stir frying on total phenolics, carotenoids, and radical scavanging activity of pumpkins (Curcubia maschato). Int. Food Res. J. 16: 45-51 Cicco N, Lattanzio V. 2011. The influence of initial carbonate concentration of the Folin-Ciocalteau micro-methode for teh determination of phenolic with low concentration in the presence of metanol: a comparative study of real-time monitored reaction. Americ. J. Analy. Chem. 2: 8408483 Davis AP, Govaerts R, Bridson DM, Stoffelen P. 2006. An annotated taxonomic conspectus of the genus Coffea (Rubiaceae). Bot. J. Linn. Soc. 152: 465-512 de Oliveira AMF, Pinheiro LS, Pereira CKS, Matias WN, Gomes RA, Chaves OS, de Souza M, de Almeida RN, de Asis TS, 2012. Total phenolic content and antioxidant activity of some Malvaceae family species. Antioxidant. 1: 33-43 Demarco LM, Fischer S, Henle T. 2011. High molecular weight coffee melanoidins are inhibitors for matrix metalloproteases. J. Argic Food Chem 59 (21): 11417-11420. Doi: 10.1021/jf02778w Direktpran Jenderal Perkebunan. 2014. Statistik Perkebunan Indonesia Komoditas Kopi 2013-2015. Jakarta (ID): Direktorat Jendera Perkebunan Hutching JB. 1999. Food Color and Appearance. London (UK): Academic Press Lestario LN, Sugiarto S, Timotius KH. 2008. Aktivitas antioksidan dan kadar fenolik total dari ganggang merah (Gracilaria verrucosa L.). Jurnal Teknologi dan Industri Pangan. 19(2): 12-15 Marinova G, Bacthvarov V. 2011. Evaluation of the methods for determintion of the free radical scavanging activity by DPPH. Bulg. J. Agricul. Sci. 17 (1): 11-24 Mulato S. 2002. Simposium Kopi 2002 dengan tema Mewujudkan perkopian Nasional Yang Tangguh melalui Diversifikasi Usaha Berwawasan Lingkungan dalam Pengembangan Industri Kopi Bubuk Skala Kecil Untuk Meningkatkan Nilai Tambah Usaha Tani Kopi Rakyat.
18 Denpasar : 16 – 17 Oktober 2002. Pusat Penelitian Kopi dan Kakao Indonesia Namjooyan F, Azemi ME, Rahmanian VR. 2010. Investigation of antioxidant acttivity and total phenolic content of various fractiobs of arial parts of Pimpinella barbata (PD) Boiss. JJNPP. 5 (1): 1-5 Ozcan T, Akpinar-Bayizit A, Yilmaz-Ersan L, Delikanli B. 2014. Phenolics in human health. Intr. J. Chem. Of Engineer. & Appl. 5 (5): 393-396 Padda MS, Picha DH. 2008. Phenolic composition and antioxidant capacity of different heat-processed forms of sweetpotato cv. ‘Beuargard’. IJFST. 43: 1404-1409 Ridwansyah. 2003. Pengolahan Kopi. Jurusan Teknologi Pertanian. Universitas Sumatera Utara Saika S, Mahanta Cl. 2013. Effect of steaming, boiling, and microwaves cooking on the total phenolics, flavonoids, and antioxidant properties of different vegetables of Assam, India. IJFANS. 2 (3): 47-53 Sapurta MAA. 2015. Hubungan kadar pigmen dan kadar senyawa fitokimia daun temu kunci (Boesenbergia pandurata) dengan aktivitas antioksidan [skripsi]. Bogor (ID). Institut Pertanian Bogor Selmar D, Bytof G, Knopp SE, Kleinwachter M. Metabolic renponses of coffee beans during processing and their impact of coffee flavour. In: Schwan RF, Fleet GH, editors. Cocoa and coffee fermentations. Fermented foods and baverages. CRC Press; 2014, in press SNI 01-3542-2004. Standar Nasional Indonesia untuk Kopi Bubuk. Departemen Perindustrian dan Perdagangan, Jakarta Sonmporn C, Kamtuo A, Theerakulpisut P, Sirimornpun S. 2011. Effect of roasting degree on radical scavenging activity, phenolics and volatile compounds of arabica coffee beans (Coffea arabica L. cv. Catiomor). International Journal of Food Science and Technology. 46: 2287-2296. Vaya J dan Aviram M. 2001. Nutritional antioxidants: mechanism of action, analyses of activities and mechanical applications. Curr. Med. Chem.Imm., endoc. & Metab. Agents. 1: 99-117 Vignoli JA, Bassoli DG, Bessani MT. 2011. Antioxidant capacity, polyphenols, caffeine and melanoidins in soluble coffee: The influence of processing conditions and raw material. Food Chemistry. 124: 863-868 Vignoli JA, Bassoli DG, Benassi MT, Viegas MC. 2014. Roasting process affects differently the bioactive compounds and the antioxidant activity of arabica and robusta coffees. Food Research International. 61: 279-285. Xu B, Chang SKC. 2008. Effect of soaking, boiling, steaming on total phenolic content and antioxidant activities of cool season food legumes. Food Chem. 100: 1-13 Xu JG, Hu QP, Liu Y. 2012. Antioxidant and DNA-protective activities of chlorogenic acid isomers. Journal of Agricultural and Food Chemistry. 60: 11625-11630 Wang HY, Qian H, Yao WR. 2011. Melanoidins produced by the Maillard reactios: Structure of biological activity. Food Chemistry. 128: 573584
19 Widyastuti N. 2010. Pengukuran aktivitas antioksidan dengan metode CUPRAC, DPPH, dan FRAP serta korelasinya dengan fenol dan flavonoid pada enam tanaman [skripsi]. Bogor (ID). Institut Pertanian Bogor Wijaya et al. 2015. Pengaruh lama pengukusan dan konsentrasi etil asetat terhadap karakteristik kopi pada dekafeinasi kopi robusta. J. Pangan dan Agroindustri. 3 (4): 1560-1566
20
LAMPIRAN Lampiran 1 Kurva standar asam galat
0.80 0.70 y = 9.7666x - 0.0305 R² = 0.9907
Absorbansi
0.60 0.50 0.40 0.30 0.20 0.10 0.00 0
0.02
0.04 0.06 0.08 JumLah asam galat (mg/mL)
0.1
21 Lampiran 2 Kurva standar trolox
Kurva standar trolox ulangan 1 1 Absorbansi
0.8
y = 1.7278x + 0.0014 R² = 0.9939
0.6
0.4 0.2 0 0
0.1
0.2 0.3 JumLah trolox (mg/mL)
0.4
0.5
0.4
0.5
Kurva standar trolox ulangan 2 1 Absorbansi
0.8
y = 1.7829x - 0.0171 R² = 0.9918
0.6 0.4
0.2 0 0
0.1
0.2 0.3 JumLah trolox (mg/mL)
22 Lampiran 3 Hasil uji one way ANOVA dan uji lanjut Duncan densitas kamba kopi beras dan kopi sangrai Descriptives Densitas Kamba 95% Confidence Interval for Mean
Std.
N
Deviatio
Std.
Lower
Upper
Minimu
Maximu
n
Error
Bound
Bound
m
m
Mean
Green Bean
2
,6400
,01414
,01000
,5129
,7671
,63
,65
Light
2
,4100
,02828
,02000
,1559
,6641
,39
,43
Medium
2
,3200
,00000
,00000
,3200
,3200
,32
,32
Dark
2
,2600
,01414
,01000
,1329
,3871
,25
,27
Total
8
,4075
,15499
,05480
,2779
,5371
,25
,65
ANOVA Densitas_Kamba Sum of Squares
df
Mean Square
Between Groups
,167
3
,056
Within Groups
,001
4
,000
Total
,168
7
F 185,500
Post Hoc Tests Homogeneous Subsets Densitas_Kamba a
Duncan
Subset for alpha = 0.05 Sampel
N
1
Dark
2
Medium
2
Light
2
Green Bean
2
Sig.
2
3
4
,2600 ,3200 ,4100 ,6400 1,000
1,000
Means for groups in homogeneous subsets are displayed. a. Uses Harmonic Mean Sample Size = 2,000.
1,000
1,000
Sig. ,000
23 Lampiran 4 Hasil uji one way ANOVA dan uji lanjut Duncan kadar air kopi beras dan kopi sangrai Descriptives Kadar Air 95% Confidence Interval for Mean
N
Mean
Std.
Std.
Lower
Upper
Minimu
Maximu
Deviation
Error
Bound
Bound
m
m
Green Bean
2
10,2500
,01414
,01000
10,1229
10,3771
10,24
10,26
Light
2
3,7850
,00707
,00500
3,7215
3,8485
3,78
3,79
Medium
2
1,6050
,00707
,00500
1,5415
1,6685
1,60
1,61
Dark
2
,8550
,09192
,06500
,0291
1,6809
,79
,92
Total
8
4,1238
3,95254
1,39743
,8193
7,4282
,79
10,26
ANOVA Kadar Air Sum of Squares Between Groups
Mean Square
109,349
3
36,450
,009
4
,002
109,358
7
Within Groups Total
df
F 16662,710
Post Hoc Tests Homogeneous Subsets Kadar Air a
Duncan
Subset for alpha = 0.05 Sampel
N
1
Dark
2
Medium
2
Light
2
Green Bean
2
Sig.
2
3
4
,8550 1,6050 3,7850 10,2500 1,000
1,000
Means for groups in homogeneous subsets are displayed. a. Uses Harmonic Mean Sample Size = 2,000.
1,000
1,000
Sig. ,000
24 Lampiran 5 Hasil uji one way ANOVA dan uji lanjut Duncan terhadap parameter warna (L) kopi hijau dan kopi sangrai Descriptives L 95% Confidence Interval for Mean
N
Mean
Std.
Std.
Lower
Upper
Deviation
Error
Bound
Bound
Min
Max
Green Bean
3
52,4833
1,67810
,96885
48,3147
56,6520
51,46
54,42
Light
3
41,2567
,04041
,02333
41,1563
41,3571
41,22
41,30
Medium
3
23,8833
,05508
,03180
23,7465
24,0201
23,83
23,94
Dark
3
17,8667
,14012
,08090
17,5186
18,2147
17,71
17,98
Total
12
33,8725
14,38515
4,15264
24,7326
43,0124
17,71
54,42
ANOVA L Sum of Squares Between Groups
Mean Square
2270,578
3
756,859
5,681
8
,710
2276,258
11
Within Groups Total
df
F 1065,874
Post Hoc Tests Homogeneous Subsets L a
Duncan
Subset for alpha = 0.05 Sampel
N
1
Dark
3
Medium
3
Light
3
Green Bean
3
Sig.
2
3
4
17,8667 23,8833 41,2567 52,4833 1,000
1,000
Means for groups in homogeneous subsets are displayed. a. Uses Harmonic Mean Sample Size = 3,000.
1,000
1,000
Sig. ,000
25 Lampiran 6 Hasil uji one way ANOVA dan uji lanjut Duncan terhadap parameter warna (a) kopi hijau dan kopi sangrai Descriptives a 95% Confidence Interval for Mean
Std.
N
Deviatio
Std.
Lower
Upper
Minimu
Maximu
n
Error
Bound
Bound
m
m
Mean
Green Bean
3
1,9833
,01528
,00882
1,9454
2,0213
1,97
2,00
Light
3
11,2600
,08544
,04933
11,0478
11,4722
11,17
11,34
Medium
3
8,4900
,21166
,12220
7,9642
9,0158
8,25
8,65
Dark
3
1,6533
,10017
,05783
1,4045
1,9022
1,55
1,75
Total
12
5,8467
4,33303
1,25084
3,0936
8,5997
1,55
11,34
ANOVA a Sum of Squares Between Groups
Mean Square
206,402
3
68,801
,125
8
,016
206,527
11
Within Groups Total
df
F
Sig.
4412,663
Post Hoc Tests Homogeneous Subsets a a
Duncan
Subset for alpha = 0.05 Sampel
N
1
Dark
3
Green Bean
3
Medium
3
Light
3
Sig.
2
3
4
1,6533 1,9833 8,4900 11,2600 1,000
1,000
Means for groups in homogeneous subsets are displayed. a. Uses Harmonic Mean Sample Size = 3,000.
1,000
1,000
,000
26 Lampiran 7 Hasil uji one way ANOVA dan uji lanjut Duncan terhadap parameter warna (b) kopi hijau dan kopi sangrai Descriptives b 95% Confidence Interval for Mean
N
Mean
Std.
Std.
Lower
Upper
Minim
Maxim
Deviation
Error
Bound
Bound
um
um
Green Bean
3
17,3867
,03512
,02028
17,2994
17,4739
17,35
17,42
Light
3
26,4500
,10817
,06245
26,1813
26,7187
26,33
26,54
Medium
3
10,8733
,00577
,00333
10,8590
10,8877
10,87
10,88
Dark
3
4,8867
,03055
,01764
4,8108
4,9626
4,86
4,92
Total
12
14,8992
8,35697
2,41245
9,5894
20,2089
4,86
26,54
ANOVA b Sum of Squares Between Groups
Mean Square
768,201
3
256,067
,028
8
,003
768,228
11
Within Groups Total
df
F 73688,316
Post Hoc Tests Homogeneous Subsets b a
Duncan
Subset for alpha = 0.05 Sampel
N
1
Dark
3
Medium
3
Green Bean
3
Light
3
Sig.
2
3
4
4,8867 10,8733 17,3867 26,4500 1,000
1,000
Means for groups in homogeneous subsets are displayed. a. Uses Harmonic Mean Sample Size = 3,000.
1,000
1,000
Sig. ,000
27 Lampiran 8 Hasil uji one way ANOVA dan uji lanjut Duncan terhadap aktivitas antioksidan metode FRAP ekstrak Descriptives FRAP 95% Confidence Interval for Mean
N
Mean
Std.
Std.
Lower
Upper
Deviation
Error
Bound
Bound
Min
Max
Green Bean
6
35,2600
,55559
,22682
34,6769
35,8431
34,53
35,76
Light
6
38,2998
,95252
,38886
37,3002
39,2994
37,36
39,99
Medium
6
33,8817
,67650
,27618
33,1717
34,5916
33,07
34,98
Dark
6
31,1688
,25602
,10452
30,9001
31,4375
30,87
31,55
Total
24
34,6526
2,69549
,55021
33,5144
35,7908
30,87
39,99
ANOVA FRAP Sum of Squares Between Groups
Mean Square
158,414
3
52,805
8,696
20
,435
167,110
23
Within Groups Total
df
F 121,448
Post Hoc Tests Homogeneous Subsets FRAP a
Duncan
Subset for alpha = 0.05 Sampel
N
1
Dark
6
Medium
6
Green Bean
6
Light
6
Sig.
2
3
4
31,1688 33,8817 35,2600 38,2998 1,000
1,000
Means for groups in homogeneous subsets are displayed. a. Uses Harmonic Mean Sample Size = 6,000.
1,000
1,000
Sig. ,000
28 Lampiran 9 Hasil uji one way ANOVA dan uji lanjut Duncan terhadap aktivitas antioksidan metode DPPH ekstrak Descriptives DPPH 95% Confidence Interval for Mean
Std.
N
Deviatio
Std.
Lower
Upper
n
Error
Bound
Bound
Mean
Min
MaX
Green Bean
2 2,4900
,14142
,10000
1,2194
3,7606
2,39
2,59
Light
2 4,1250
,00707
,00500
4,0615
4,1885
4,12
4,13
Medium
2 4,9100
,11314
,08000
3,8935
5,9265
4,83
4,99
Dark
2 6,4850
,03536
,02500
6,1673
6,8027
6,46
6,51
Total
8 4,5025
1,54051
,54465
3,2146
5,7904
2,39
6,51
ANOVA DPPH Sum of Squares Between Groups Within Groups Total
df
Mean Square
16,578
3
5,526
,034
4
,009
16,612
7
F 648,213
Post Hoc Tests Homogeneous Subsets DPPH a
Duncan
Subset for alpha = 0.05 Sampel
N
1
Green Bean
2
Light
2
Medium
2
Dark
2
Sig.
2
3
4
2,4900 4,1250 4,9100 6,4850 1,000
1,000
Means for groups in homogeneous subsets are displayed. a. Uses Harmonic Mean Sample Size = 2,000.
1,000
1,000
Sig. ,000
29 Lampiran 10 Hasil uji one way ANOVA dan uji lanjut Duncan terhadap total fenol ekstrak kopi Descriptives Total Fenol 95% Confidence Interval for Mean
N
Mean
Std.
Std.
Lower
Upper
Deviation
Error
Bound
Bound
Min
Max
Green Bean
6
13,1833
,11827 ,04828
13,0592
13,3074
13,07
13,36
Light
6
12,5150
,06834 ,02790
12,4433
12,5867
12,44
12,61
Medium
6
9,8433
,02503 ,01022
9,8171
9,8696
9,81
9,88
Dark
6
7,7317
,14442 ,05896
7,5801
7,8832
7,59
7,87
Total
24
10,8183
2,22536 ,45425
9,8786
11,7580
7,59
13,36
ANOVA Total Fenol Sum of Squares Between Groups
Mean Square
113,700
3
37,900
,201
20
,010
113,901
23
Within Groups Total
df
F 3776,789
Post Hoc Tests Homogeneous Subsets Total Fenol a
Duncan
Subset for alpha = 0.05 Sampel
N
1
Dark
6
Medium
6
Light
6
Green Bean
6
Sig.
2
3
4
7,7317 9,8433 12,5150 13,1833 1,000
1,000
Means for groups in homogeneous subsets are displayed. a. Uses Harmonic Mean Sample Size = 6,000.
1,000
1,000
Sig. ,000
30
31
RIWAYAT HIDUP Penulis dilahirkan di Belitung pada tanggal 25 Desember 1994 sebagai anak kedua dari tiga bersaudara pasangan Ramlan Saidi dan Marsita. Penulis mengawali masa pendidikannya pada tahun 2000 di SD Negeri 5 Gantung hingga tahun 2006. Penulis kemudian melanjutkan pendidikan menengah pertaman di SMP Negeri 1 Gantung hingga tahun 2009 dan melanjutkan pendidikan menengah atas di SMA Negeri 1 Gantung hingga tahun 2012. Pada tahun yang sama penulis diterima sebagai mahasiswa Departemen Ilmu dan Teknologi Pangan, Fakultas Teknologi Pertanian, Institut Pertanain Bogor melalui jalur Beasiswa Utusan Daerah. Penulis mendapat beasiswa dari Dinas Pendidikan Kabupaten Belitung Timur melalui jalur BUDIPB dari tahun 2012 hingga 2016. Penulis aktif dalam berbagai kegiatan dan organisasi kemahasiswaan, diantaranya adalah menjadi ketua pelaksana Gebyar Nusantara regional Bangka Belitung tahun 2014 dan ketua asrama IKPB Cabang Bogor tahun 2014. Penulis terlibat dalam kepengurusan Himpunan Mahasiswa Ilmu dan Teknologi Pangan (HIMITEPA) selama 2 tahun kepengurusan dan aktif mengikuti kepanitian diantaranya yaitu BAUR (2014), ORDE (2014), dan Ksatria Peduli Pangan divisi Sahabat Sekolah (2015). Penulis juga aktif mengikuti lomba Program Kreativitas Mahasiswa (PKM) yang didanai Direktorat Jenderal Perguruan Tinggi (DIKTI) tahun 2016. Penulis meraih juara 1 dalam Lomba Volly Putra pada REDS Cup 2015.
