Pengaruh Heat Moisture Treatment terhadap Sifat tekstural dan Retrogradasi Gel Pati Aren dan Tapioka
PENGARUH HEAT MOISTURE TREATMENT TERHADAP
SIFAT TEKSTURAL DAN RETROGRADASI
GEL PATI AREN DAN TAPIOKA
M. JAENAL SEPTIAN NUR M.
ILMU DAN TEKNOLOGI PANGAN
FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2014
PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN
SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA*
Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi berjudul Pengaruh Heat
Moisture Treatment terhadap Sifat Tekstural dan Retrogradasi Gel Pati Aren dan
Tapioka 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, Juni 2014
M. Jaenal Septian Nur M.
NIM F24100067
ABSTRAK
M. JAENAL SEPTIAN NUR M. Pengaruh Heat Moisture Treatment terhadap
Sifat Tekstural dan Retrogradasi Gel Pati Aren dan Tapioka. Dibimbing oleh
DEDE ROBIATUL ADAWIYAH dan ELVIRA SYAMSIR.
Heat Moisture Treatment (HMT) merupakan salah satu teknik modifikasi
fisik yang melibatkan kadar air yang terbatas dan pemanasan pada suhu tinggi
selama periode waktu tertentu. Dalam penelitian ini dipelajari pengaruh dari
modifikasi HMT terhadap sifat tekstural dan retrogradasi gel pati aren dan tapioka.
Modifikasi pati HMT dilakukan dengan metode autoclaving pada suhu 120 oC
selama 60 menit untuk tapioka dan 90 menit untuk pati aren. Sebelum proses
autoclaving, kadar air pati dibuat menjadi 20% (b/b, basis basah). Pengamatan
retrogradasi dilakukan terhadap gel pati aren dan tapioka dengan kadar air 10%
(b/b, basis kering) yang disimpan pada suhu 4 oC selama 7 hari. Analisis sifat
tekstural dilakukan dengan tes kompresi sederhana menggunakan alat texture
analyzer. Analisis derajat retrogradasi dilakukan dengan melihat perubahan
tingkat kekerasan, selain itu analisis derajat retrogradasi dilakukan dengan
mengukur hidrolisis amilosa oleh enzim α-amilase. Hasil yang diperoleh dari
analisis sifat tekstural menunjukkan adanya peningkatan kerapuhan dari gel pati
setelah dilakukan modifikasi HMT, yang ditunjukkan oleh penurunan breaking
strain. Hasil yang diperoleh dari analisis derajat retrogradasi menunjukkan adanya
peningkatan kekerasan dan peningkatan derajat retrogradasi pada gel pati yang
telah dimodifikasi HMT. Berdasarkan hasil penelitian ini dapat disimpulkan
bahwa modifikasi pati HMT dapat menaikkan tingkat kerapuhan gel pati,
menaikkan tingkat kekerasan serta dapat meningkatkan retrogradasi gel pati alami.
Kata kunci: heat moisture treatment, retrogradasi, sifat tekstural.
ABSTRACT
M. JAENAL SEPTIAN NUR M. The Influence of Heat Moisture Treatment
Against Textural Properties and Retrogradation of Aren Starch and Tapioca Gel.
Supervised by DEDE ROBIATUL ADAWIYAH and ELVIRA SYAMSIR.
Heat Moisture Treatment (HMT) is one of physical modification
techniques that uses limited moisture where heating process at high temperature is
implemented for certain period of time. This research studied the effect of HMT
modification on textural properties and retrogradation of aren and tapioca starch
gel. HMT modification was done by using autoclaving method at 120 oC in 60
minutes for tapioca and 90 minutes for aren. Before autoclaving process, the water
content of starch was adjusted into 20% (b/b, wb). The observation of
retrogradation was done on starch gel with water content 10% (b/b, db) and
refrigerated at 4 oC for 7 days. Textural analysis was done by doing compression
using texture analyzer. Degree of retrogradation analysis was done by analyzing
the changes of hardness from starch gel, and analyzing amylose hydrolisis using
α-amylase enzyme. The result from textural analysis and degree of retrogradation
analysis show that HMT modification could make starch gel become fragile,
shown by decreasing breaking strain. From degree of retrogradation analysis, it is
known that HMT modification increased hardness and degree of retrogradation of
starch gel. According to this research, it can be concluded that HMT modification
could make starch gel become fragile, increase hardness, and increase
retrogradation of native starch gel.
Keywords: heat moisture treatment, retrogradation, textural properties.
PENGARUH HEAT MOISTURE TREATMENT TERHADAP
SIFAT TEKSTURAL DAN RETROGRADASI
GEL PATI AREN DAN TAPIOKA
M. JAENAL SEPTIAN NUR M.
Skripsi
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Sarjana Teknologi Pertanian
pada
Departemen Ilmu dan Teknologi Pangan
ILMU DAN TEKNOLOGI PANGAN
FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2014
Judul Skripsi : Pengaruh Heat Moisture Treatment terhadap Sifat tekstural dan
Retrogradasi Gel Pati Aren dan Tapioka
Nama
: Muhamad Jaenal Septian Nur Mauluddin
NIM
: F24100067
Disetujui oleh
Dr Ir Dede R. Adawiyah, Msi
Pembimbing I
Dr Elvira Syamsir, STP, Msi
Pembimbing II
Diketahui oleh
Dr Ir Feri Kusnandar, MSi
Ketua Departemen
Tanggal Lulus:
PRAKATA
Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah subhanahu wa ta’ala atas
segala karunia-Nya sehingga karya ilmiah ini berhasil diselesaikan. Tema yang
dipilih dalam penelitian yang dilaksanakan sejak bulan Juli 2013 ini ialah
modifikasi pati, dengan judul Pengaruh Heat Moisture Treatment terhadap Sifat
Tekstural dan Retrogradasi Gel Pati Aren dan Tapioka.
Terima kasih penulis ucapkan kepada
1. Ibu Dr Ir Dede Robiatul Adawiyah, MSi dan Ibu Dr Elvira Syamsir, STP,
M.Si yang telah memberikan bimbingan kepada penulis sehingga karya
ilmiah ini dapat diselesaikan;
2. Ibu Dian Herawati, STP, Msi yang telah memberikan saran yang mendukung
dalam penulisan;
3. Ibu Rubiyah, Ibu Antin, Bapak Yahya, Bapak Edi, Bapak Gatot, dan Mbak
Nurul, yang telah membantu selama pengumpulan data;
4. Papah, Mamah, Marzuq, Rifa, serta seluruh keluarga, atas segala doa dan
kasih sayangnya;
5. Zahra Khairunnisa yang telah memberikan kasih sayang serta dukungan dan
membantu penulis dalam menyelesaikan karya ilmiah ini;
6. Arief, Agis, Lingga, Dicki, Bachtiar, Gina yang sering membantu saat
penulis melakukan penelitian.
7. Ibu Sri, Kak Tia, dan seluruh rekan-rekan ITP angkatan 47 atas dukungannya.
Semoga karya ilmiah ini bermanfaat.
Bogor, Juni 2014
M. Jaenal Septian Nur M.
DAFTAR ISI
DAFTAR ISI ........................................................................................................... x
DAFTAR TABEL .................................................................................................. xi
DAFTAR GAMBAR .............................................................................................. xi
DAFTAR LAMPIRAN ......................................................................................... xii
PENDAHULUAN ................................................................................................... 1
Latar Belakang ..................................................................................................... 1
Tujuan Penelitian ................................................................................................. 1
Manfaat Penelitian ............................................................................................... 1
TINJAUAN PUSTAKA .......................................................................................... 2
Aren ..................................................................................................................... 2
Tapioka ................................................................................................................ 3
Modifikasi Pati (Heat Moisture Treatment) ........................................................ 3
Retrogradasi Pati .................................................................................................. 4
METODE ................................................................................................................ 5
Bahan ................................................................................................................... 5
Alat....................................................................................................................... 5
Prosedur Penelitian .............................................................................................. 5
Heat Moisture Treatment ................................................................................. 5
Persiapan Sampel Gel....................................................................................... 6
Analisis Tekstur (Adawiyah et al. 2013 dengan modifikasi) ........................... 7
Pengukuran Derajat Retrogradasi dengan Metode α-amilase-iodine (Kim et
al. 1997) ........................................................................................................... 7
Pengukuran Retrogradasi berdasarkan Analisis Sifat Tekstural ...................... 8
HASIL DAN PEMBAHASAN ............................................................................... 9
Pengaruh HMT pada sifat tekstural gel pati aren dan tapioka ............................. 9
Pengaruh HMT pada retrogradasi gel pati selama penyimpanan ...................... 12
Analisis Retrogradasi Gel Pati Aren dan Tapioka dengan Metode Enzimatis
........................................................................................................................ 12
Pengukuran Retrogradasi Gel Pati Aren dan Tapioka berdasarkan Analisis
Sifat Tekstural ................................................................................................ 13
SIMPULAN DAN SARAN................................................................................... 16
Simpulan ............................................................................................................ 16
Saran .................................................................................................................. 16
DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................... 17
LAMPIRAN .......................................................................................................... 19
........................................................................................................................... 19
............................................................................................................................... 20
RIWAYAT HIDUP ............................................................................................... 22
DAFTAR TABEL
Tabel 1. Karakteristik gelatinisasi pati aren ............................................................ 2
Tabel 2. Profil Pasting pati aren ............................................................................. 2
Tabel 3. Pasting properties ubi kayu dari lima varietas berbeda............................ 3
Tabel 4. Breaking strain pada sampel gel pati selama penyimpanan ................... 11
Tabel 5. Derajat retrogradasi (%) gel pati aren dan tapioka selama
penyimpanan ........................................................................................... 13
Tabel 6. Kenaikan tingkat kekerasan sampel gel pati selama penyimpanan
pada suhu 4 oC ........................................................................................ 14
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1. Contoh kurva hasil tes kompresi dari gel pati (Adawiyah et al.
2013)..................................................................................................... 8
Gambar 2. Kurva hasil tes kompresi sederhana pada sampel aren hari ke-0 ......... 9
Gambar 3. Kurva hasil tes kompresi sederhana pada sampel tapioka hari
ke-0..................................................................................................... 10
Gambar 4. Kurva perubahan tingkat kekerasan gel pati aren pada strain
20%..................................................................................................... 15
Gambar 5. Kurva perubahan tingkat kekerasan gel tapioka pada strain 20% ..... 15
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran 1. Kurva perubahan tingkat kekerasan gel pati aren pada strain
10%................................................................................................... 19
Lampiran 2. Kurva perubahan tingkat kekerasan gel pati aren pada strain
30%................................................................................................... 19
Lampiran 3. Kurva perubahan tingkat kekerasan gel tapioka pada strain
10%................................................................................................... 20
Lampiran 4. Kurva perubahan tingkat kekerasan gel tapioka pada strain
30%................................................................................................... 20
Lampiran 5. Kurva perubahan tingkat kekerasan gel tapioka pada strain
40%................................................................................................... 21
Lampiran 6. Kurva perubahan tingkat kekerasan gel tapioka pada strain
50%................................................................................................... 21
1
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Heat moisture treatment (HMT) adalah modifikasi pati secara fisik yang
telah banyak dilakukan pada berbagai sumber dan berbagai kondisi. Menurut
definisi, HMT adalah modifikasi yang dilakukan dengan melibatkan kadar air
yang terbatas (biasanya biasanya pada 10-30%) dan dipanaskan pada suhu tinggi
(90-120 oC) selama beberapa waktu yang berkisar antara 15 menit hingga 16 jam
(Zavareze dan Dias 2011).
Adawiyah (2012) melakukan penelitian proses HMT terhadap aren dan sagu
dan hasil yang diperoleh yaitu pemanasan HMT yang optimal pada pati sagu
adalah selama 60 menit dan 90 menit pada pati aren dengan menggunakan
autoclave suhu 120 oC. Waktu pemanasan optimal tersebut diputuskan
berdasarkan karakteristik reologi terutama nilai dari storage modulus (G’), dimana
pada waktu pemanasan tersebut pati memiliki nilai storage modulus tertinggi.
Syamsir (2012) melakukan penelitian proses HMT terhadap tapioka dan
hasil yang diperoleh yaitu pemanasan HMT yang optimal pada tapioka adalah
selama 60 menit dengan menggunakan autoclave suhu 120 oC. waktu dan suhu
pemanasan optimal tersebut didasarkan pada penurunan kristalinitas akibat adanya
gelatinisasi parsial.
Perlakuan HMT dilaporkan menyebabkan perubahan sifat pati yaitu
mengubah karakteristik pasta selama pemanasan dari pati aren dan sagu (Agustifa
2013), mereduksi swelling power dari tepung singkong dan pati kentang
(Gunaratne dan Hoover 2002), meningkatkan interaksi antara molekul amilosa
dan amilopektin, dan memperkuat ikatan intramolekular (Zavareze dan Dias
2011). Hormdok dan Noomhorm (2007) melaporkan bahwa modifikasi pati HMT
dapat meningkatkan kekerasan pada gel pati beras dikarenakan adanya proses
retrogradasi. Proses retrogradasi diduga dapat mempengaruhi tingkat kerapuhan
dari gel pati. Pada penelitian ini dilakukan proses analisis terhadap tingkat
kerapuhan gel pati akibat pengaruh HMT, yang kemudian dilanjutkan dengan
analisis terhadap retrogradasi gel pati yang didasarkan pada hasil analisis
peningkatan gaya tekan yang dibutuhkan pada strain yang sama selama
penyimpanan dan hasil analisis dengan menggunakan metode enzimatis.
Tujuan Penelitian
Mempelajari pengaruh Heat Moisture Treatment terhadap sifat tekstural
(kekerasan dan kerapuhan) dan retrogradasi gel pati aren dan tapioka.
Manfaat Penelitian
Hasil penelitian
karakteristik pati hasil
retrogradasi. Informasi
dalam mengaplikasikan
ini diharapkan dapat melengkapi informasi terkait
modifikasi HMT terutama dari karakter tekstural dan
yang diperoleh dapat dijadikan sebagai pertimbangan
pati HMT.
2
TINJAUAN PUSTAKA
Aren
Pohon aren (Arenga pinnata) memiliki banyak manfaat, antara lain berperan
dalam konservasi lahan dan air, penghasil ijuk, nira untuk pembuatan gula, buah
kolang-kaling, dan sebagai sumber pati. Karena pohon aren juga dapat
dimanfaatkan sebagai penghasil nira, sering pohon yang sudah tua (kurang
produktif) ditebang kemudian dimanfaatkan sebagai sumber pati (Alam dan Saleh
2009). Pati aren dapat diperoleh dengan cara melakukan ekstraksi terhadap batang
pohon aren.
Pati aren yang diperoleh memiliki granula yang berbentuk lonjong dengan
ukuran granula sekitar 5,0-87,5 µm bergantung pada fase pertumbuhannya. Kadar
amilosa pati aren mencapai 39% pada saat tumbuhan aren memasuki fase
pertumbuhan tidak berbunga (Alam dan Saleh 2009).
Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan oleh Adawiyah et al. (2013)
diperoleh data karakteristik gelatinisasi pati aren dengan menggunakan DSC yang
disajikan dalam Tabel 1 dan penelitian dari Adawiyah (2012) diperoleh data
karakteristik pasting dengan menggunakan RVA yang disajikan dalam Tabel 2.
Tabel 1 memperlihatkan nilai suhu onset (To), suhu puncak (Tp), suhu akhir (Tc),
kisaran (Tc-To) yang menunjukkan kestabilan kristalin, dan entalpi transisi (ΔH)
yang merupakan parameter mengenai jumlah rantai glukan dengan DP tinggi
(DP>12).
Tabel 1. Karakteristik gelatinisasi pati aren
Parameter gelatinisasi
To (oC)
Tp (oC)
Tc (oC)
Range (Tc-To) (oC)
ΔH (J/g)
Rata-rata dan standaar deviasi dari lima replikasi
Sumber: Adawiyah et al. (2013)
Rata-rata ± SD
63,0 ± 0,12
67,7 ± 0,07
74,6 ± 0,42
11,6 ± 0,49
15,4 ± 0,25
Tabel 2. Profil Pasting pati aren
Parameter pasting property
Suhu pasting (oC)
Viskositas puncak (Pa.s)
Suhu viskositas puncak (oC)
Viskositas minimum (Pa.s)
Viskositas akhir (Pa.s)
Range gelatinisasi (oC)
Breakdown (Pa.s)
Setback total (Pa.s)
Rata-rata dari dua replikasi
Sumber: Adawiyah (2012)
Rata-rata
67,70
2.469
74,75
0,996
3.370
7.050
1.472
2.374
3
Tapioka
Ubi kayu (Manihot utilissima Crantz) merupakan jenis umbi-umbian yang
budidayanya relatif lebih mudah dibandingkan dengan jenis umbi-umbian lainnya,
karena teknologi budidayanya sederhana, dapat tumbuh pada berbagai kondisi
tanah dan relatif tidak banyak membutuhkan pemeliharaan, tahan terhadap
penyakit dan ketersediannya di seluruh wilayah (Wahjuningsih 2013). Produksi
ubi kayu di Indonesia pada tahun 2010 hingga 2013 berada pada kisaran
23.918.118-25.494.507 ton (Badan Pusat Statistik 2014). Produksi ubi kayu di
Indonesia terus meningkat setiap tahunnya.
Industri pengolahan ubi kayu yang utama yaitu tapioka (pati ubi kayu).
Proses ekstraksi yang relatif mudah, sifat patinya yang unik dengan warna dan
flavor netral menyebabkan tapioka banyak dimanfaatkan sebagai ingridien
maupun aditif di industri pangan (Syamsir et al. 2011). Tapioka memiliki granula
pati yang berbentuk bulat dengan ukuran granula sekitar 5-40 µm bergantung
pada varietas singkongnya. Kadar amilosa tapioka berada pada kisaran 20-27%
(Moorthy 2002).
Syamsir et al. (2011) melakukan penelitian terhadap lima varietas ubi kayu,
yaitu Thailand, Kasetsar, Pucuk biru, Faroka dan Adira 4 adapun kandungan
amilosa dari masing-masing varietas secara berurutan yaitu 33,13%, 31,81%,
30,88%, 30,92%, dan 31,13%. Kadar amilosa yang berbeda membuat karakter
dari pati tersebut berbeda. Adapun data pasting properties dari tapioka dengan
menggunakan RVA disajikan dalam Tabel 3.
Tabel 3. Pasting properties ubi kayu dari lima varietas berbeda
Parameter Pasting Thailand
Properties
V. Puncak (Cp)
6335,0
V. Panas (Cp)
2161,0
V.Akhir (Cp)
2978,5
T Pasting (oC)
67,3
o
T Puncak ( C)
79,2
Breakdown
4174,8
Setback
2394,6
Sumber: Syamsir et al. (2011)
Kasetsar
P.Biru
Faroka
Adira 4
6244,0
1568,0
2623,5
71,1
79,4
4676,8
4202,2
6115,5
1683,0
2683,0
70,5
78,6
4433,7
3632,6
6744,0
1676,0
2778,0
70,5
78,4
5064,7
4437,6
5895,5
1595,0
2603,5
71,1
79,0
4297,8
3731,8
Modifikasi Pati (Heat Moisture Treatment)
Pati aren dan tapioka memiliki kelemahan yaitu tidak stabil terhadap
pemanasan (Adawiyah 2012; Syamsir 2011) sehingga diperlukan adanya
perbaikan stabilitas terhadap pemanasan dengan melakukan modifikasi terhadap
pati. Modifikasi yang dapat dilakukan yaitu modifikasi secara fisik dengan metode
Heat Moisture Treatment (HMT).
Proses modifikasi HMT dilakukan dengan melibatkan suhu tinggi dengan
kadar air yang terbatas. Proses HMT dilakukan pada suhu di atas 100 oC dengan
kadar air (
SIFAT TEKSTURAL DAN RETROGRADASI
GEL PATI AREN DAN TAPIOKA
M. JAENAL SEPTIAN NUR M.
ILMU DAN TEKNOLOGI PANGAN
FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2014
PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN
SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA*
Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi berjudul Pengaruh Heat
Moisture Treatment terhadap Sifat Tekstural dan Retrogradasi Gel Pati Aren dan
Tapioka 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, Juni 2014
M. Jaenal Septian Nur M.
NIM F24100067
ABSTRAK
M. JAENAL SEPTIAN NUR M. Pengaruh Heat Moisture Treatment terhadap
Sifat Tekstural dan Retrogradasi Gel Pati Aren dan Tapioka. Dibimbing oleh
DEDE ROBIATUL ADAWIYAH dan ELVIRA SYAMSIR.
Heat Moisture Treatment (HMT) merupakan salah satu teknik modifikasi
fisik yang melibatkan kadar air yang terbatas dan pemanasan pada suhu tinggi
selama periode waktu tertentu. Dalam penelitian ini dipelajari pengaruh dari
modifikasi HMT terhadap sifat tekstural dan retrogradasi gel pati aren dan tapioka.
Modifikasi pati HMT dilakukan dengan metode autoclaving pada suhu 120 oC
selama 60 menit untuk tapioka dan 90 menit untuk pati aren. Sebelum proses
autoclaving, kadar air pati dibuat menjadi 20% (b/b, basis basah). Pengamatan
retrogradasi dilakukan terhadap gel pati aren dan tapioka dengan kadar air 10%
(b/b, basis kering) yang disimpan pada suhu 4 oC selama 7 hari. Analisis sifat
tekstural dilakukan dengan tes kompresi sederhana menggunakan alat texture
analyzer. Analisis derajat retrogradasi dilakukan dengan melihat perubahan
tingkat kekerasan, selain itu analisis derajat retrogradasi dilakukan dengan
mengukur hidrolisis amilosa oleh enzim α-amilase. Hasil yang diperoleh dari
analisis sifat tekstural menunjukkan adanya peningkatan kerapuhan dari gel pati
setelah dilakukan modifikasi HMT, yang ditunjukkan oleh penurunan breaking
strain. Hasil yang diperoleh dari analisis derajat retrogradasi menunjukkan adanya
peningkatan kekerasan dan peningkatan derajat retrogradasi pada gel pati yang
telah dimodifikasi HMT. Berdasarkan hasil penelitian ini dapat disimpulkan
bahwa modifikasi pati HMT dapat menaikkan tingkat kerapuhan gel pati,
menaikkan tingkat kekerasan serta dapat meningkatkan retrogradasi gel pati alami.
Kata kunci: heat moisture treatment, retrogradasi, sifat tekstural.
ABSTRACT
M. JAENAL SEPTIAN NUR M. The Influence of Heat Moisture Treatment
Against Textural Properties and Retrogradation of Aren Starch and Tapioca Gel.
Supervised by DEDE ROBIATUL ADAWIYAH and ELVIRA SYAMSIR.
Heat Moisture Treatment (HMT) is one of physical modification
techniques that uses limited moisture where heating process at high temperature is
implemented for certain period of time. This research studied the effect of HMT
modification on textural properties and retrogradation of aren and tapioca starch
gel. HMT modification was done by using autoclaving method at 120 oC in 60
minutes for tapioca and 90 minutes for aren. Before autoclaving process, the water
content of starch was adjusted into 20% (b/b, wb). The observation of
retrogradation was done on starch gel with water content 10% (b/b, db) and
refrigerated at 4 oC for 7 days. Textural analysis was done by doing compression
using texture analyzer. Degree of retrogradation analysis was done by analyzing
the changes of hardness from starch gel, and analyzing amylose hydrolisis using
α-amylase enzyme. The result from textural analysis and degree of retrogradation
analysis show that HMT modification could make starch gel become fragile,
shown by decreasing breaking strain. From degree of retrogradation analysis, it is
known that HMT modification increased hardness and degree of retrogradation of
starch gel. According to this research, it can be concluded that HMT modification
could make starch gel become fragile, increase hardness, and increase
retrogradation of native starch gel.
Keywords: heat moisture treatment, retrogradation, textural properties.
PENGARUH HEAT MOISTURE TREATMENT TERHADAP
SIFAT TEKSTURAL DAN RETROGRADASI
GEL PATI AREN DAN TAPIOKA
M. JAENAL SEPTIAN NUR M.
Skripsi
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Sarjana Teknologi Pertanian
pada
Departemen Ilmu dan Teknologi Pangan
ILMU DAN TEKNOLOGI PANGAN
FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2014
Judul Skripsi : Pengaruh Heat Moisture Treatment terhadap Sifat tekstural dan
Retrogradasi Gel Pati Aren dan Tapioka
Nama
: Muhamad Jaenal Septian Nur Mauluddin
NIM
: F24100067
Disetujui oleh
Dr Ir Dede R. Adawiyah, Msi
Pembimbing I
Dr Elvira Syamsir, STP, Msi
Pembimbing II
Diketahui oleh
Dr Ir Feri Kusnandar, MSi
Ketua Departemen
Tanggal Lulus:
PRAKATA
Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah subhanahu wa ta’ala atas
segala karunia-Nya sehingga karya ilmiah ini berhasil diselesaikan. Tema yang
dipilih dalam penelitian yang dilaksanakan sejak bulan Juli 2013 ini ialah
modifikasi pati, dengan judul Pengaruh Heat Moisture Treatment terhadap Sifat
Tekstural dan Retrogradasi Gel Pati Aren dan Tapioka.
Terima kasih penulis ucapkan kepada
1. Ibu Dr Ir Dede Robiatul Adawiyah, MSi dan Ibu Dr Elvira Syamsir, STP,
M.Si yang telah memberikan bimbingan kepada penulis sehingga karya
ilmiah ini dapat diselesaikan;
2. Ibu Dian Herawati, STP, Msi yang telah memberikan saran yang mendukung
dalam penulisan;
3. Ibu Rubiyah, Ibu Antin, Bapak Yahya, Bapak Edi, Bapak Gatot, dan Mbak
Nurul, yang telah membantu selama pengumpulan data;
4. Papah, Mamah, Marzuq, Rifa, serta seluruh keluarga, atas segala doa dan
kasih sayangnya;
5. Zahra Khairunnisa yang telah memberikan kasih sayang serta dukungan dan
membantu penulis dalam menyelesaikan karya ilmiah ini;
6. Arief, Agis, Lingga, Dicki, Bachtiar, Gina yang sering membantu saat
penulis melakukan penelitian.
7. Ibu Sri, Kak Tia, dan seluruh rekan-rekan ITP angkatan 47 atas dukungannya.
Semoga karya ilmiah ini bermanfaat.
Bogor, Juni 2014
M. Jaenal Septian Nur M.
DAFTAR ISI
DAFTAR ISI ........................................................................................................... x
DAFTAR TABEL .................................................................................................. xi
DAFTAR GAMBAR .............................................................................................. xi
DAFTAR LAMPIRAN ......................................................................................... xii
PENDAHULUAN ................................................................................................... 1
Latar Belakang ..................................................................................................... 1
Tujuan Penelitian ................................................................................................. 1
Manfaat Penelitian ............................................................................................... 1
TINJAUAN PUSTAKA .......................................................................................... 2
Aren ..................................................................................................................... 2
Tapioka ................................................................................................................ 3
Modifikasi Pati (Heat Moisture Treatment) ........................................................ 3
Retrogradasi Pati .................................................................................................. 4
METODE ................................................................................................................ 5
Bahan ................................................................................................................... 5
Alat....................................................................................................................... 5
Prosedur Penelitian .............................................................................................. 5
Heat Moisture Treatment ................................................................................. 5
Persiapan Sampel Gel....................................................................................... 6
Analisis Tekstur (Adawiyah et al. 2013 dengan modifikasi) ........................... 7
Pengukuran Derajat Retrogradasi dengan Metode α-amilase-iodine (Kim et
al. 1997) ........................................................................................................... 7
Pengukuran Retrogradasi berdasarkan Analisis Sifat Tekstural ...................... 8
HASIL DAN PEMBAHASAN ............................................................................... 9
Pengaruh HMT pada sifat tekstural gel pati aren dan tapioka ............................. 9
Pengaruh HMT pada retrogradasi gel pati selama penyimpanan ...................... 12
Analisis Retrogradasi Gel Pati Aren dan Tapioka dengan Metode Enzimatis
........................................................................................................................ 12
Pengukuran Retrogradasi Gel Pati Aren dan Tapioka berdasarkan Analisis
Sifat Tekstural ................................................................................................ 13
SIMPULAN DAN SARAN................................................................................... 16
Simpulan ............................................................................................................ 16
Saran .................................................................................................................. 16
DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................... 17
LAMPIRAN .......................................................................................................... 19
........................................................................................................................... 19
............................................................................................................................... 20
RIWAYAT HIDUP ............................................................................................... 22
DAFTAR TABEL
Tabel 1. Karakteristik gelatinisasi pati aren ............................................................ 2
Tabel 2. Profil Pasting pati aren ............................................................................. 2
Tabel 3. Pasting properties ubi kayu dari lima varietas berbeda............................ 3
Tabel 4. Breaking strain pada sampel gel pati selama penyimpanan ................... 11
Tabel 5. Derajat retrogradasi (%) gel pati aren dan tapioka selama
penyimpanan ........................................................................................... 13
Tabel 6. Kenaikan tingkat kekerasan sampel gel pati selama penyimpanan
pada suhu 4 oC ........................................................................................ 14
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1. Contoh kurva hasil tes kompresi dari gel pati (Adawiyah et al.
2013)..................................................................................................... 8
Gambar 2. Kurva hasil tes kompresi sederhana pada sampel aren hari ke-0 ......... 9
Gambar 3. Kurva hasil tes kompresi sederhana pada sampel tapioka hari
ke-0..................................................................................................... 10
Gambar 4. Kurva perubahan tingkat kekerasan gel pati aren pada strain
20%..................................................................................................... 15
Gambar 5. Kurva perubahan tingkat kekerasan gel tapioka pada strain 20% ..... 15
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran 1. Kurva perubahan tingkat kekerasan gel pati aren pada strain
10%................................................................................................... 19
Lampiran 2. Kurva perubahan tingkat kekerasan gel pati aren pada strain
30%................................................................................................... 19
Lampiran 3. Kurva perubahan tingkat kekerasan gel tapioka pada strain
10%................................................................................................... 20
Lampiran 4. Kurva perubahan tingkat kekerasan gel tapioka pada strain
30%................................................................................................... 20
Lampiran 5. Kurva perubahan tingkat kekerasan gel tapioka pada strain
40%................................................................................................... 21
Lampiran 6. Kurva perubahan tingkat kekerasan gel tapioka pada strain
50%................................................................................................... 21
1
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Heat moisture treatment (HMT) adalah modifikasi pati secara fisik yang
telah banyak dilakukan pada berbagai sumber dan berbagai kondisi. Menurut
definisi, HMT adalah modifikasi yang dilakukan dengan melibatkan kadar air
yang terbatas (biasanya biasanya pada 10-30%) dan dipanaskan pada suhu tinggi
(90-120 oC) selama beberapa waktu yang berkisar antara 15 menit hingga 16 jam
(Zavareze dan Dias 2011).
Adawiyah (2012) melakukan penelitian proses HMT terhadap aren dan sagu
dan hasil yang diperoleh yaitu pemanasan HMT yang optimal pada pati sagu
adalah selama 60 menit dan 90 menit pada pati aren dengan menggunakan
autoclave suhu 120 oC. Waktu pemanasan optimal tersebut diputuskan
berdasarkan karakteristik reologi terutama nilai dari storage modulus (G’), dimana
pada waktu pemanasan tersebut pati memiliki nilai storage modulus tertinggi.
Syamsir (2012) melakukan penelitian proses HMT terhadap tapioka dan
hasil yang diperoleh yaitu pemanasan HMT yang optimal pada tapioka adalah
selama 60 menit dengan menggunakan autoclave suhu 120 oC. waktu dan suhu
pemanasan optimal tersebut didasarkan pada penurunan kristalinitas akibat adanya
gelatinisasi parsial.
Perlakuan HMT dilaporkan menyebabkan perubahan sifat pati yaitu
mengubah karakteristik pasta selama pemanasan dari pati aren dan sagu (Agustifa
2013), mereduksi swelling power dari tepung singkong dan pati kentang
(Gunaratne dan Hoover 2002), meningkatkan interaksi antara molekul amilosa
dan amilopektin, dan memperkuat ikatan intramolekular (Zavareze dan Dias
2011). Hormdok dan Noomhorm (2007) melaporkan bahwa modifikasi pati HMT
dapat meningkatkan kekerasan pada gel pati beras dikarenakan adanya proses
retrogradasi. Proses retrogradasi diduga dapat mempengaruhi tingkat kerapuhan
dari gel pati. Pada penelitian ini dilakukan proses analisis terhadap tingkat
kerapuhan gel pati akibat pengaruh HMT, yang kemudian dilanjutkan dengan
analisis terhadap retrogradasi gel pati yang didasarkan pada hasil analisis
peningkatan gaya tekan yang dibutuhkan pada strain yang sama selama
penyimpanan dan hasil analisis dengan menggunakan metode enzimatis.
Tujuan Penelitian
Mempelajari pengaruh Heat Moisture Treatment terhadap sifat tekstural
(kekerasan dan kerapuhan) dan retrogradasi gel pati aren dan tapioka.
Manfaat Penelitian
Hasil penelitian
karakteristik pati hasil
retrogradasi. Informasi
dalam mengaplikasikan
ini diharapkan dapat melengkapi informasi terkait
modifikasi HMT terutama dari karakter tekstural dan
yang diperoleh dapat dijadikan sebagai pertimbangan
pati HMT.
2
TINJAUAN PUSTAKA
Aren
Pohon aren (Arenga pinnata) memiliki banyak manfaat, antara lain berperan
dalam konservasi lahan dan air, penghasil ijuk, nira untuk pembuatan gula, buah
kolang-kaling, dan sebagai sumber pati. Karena pohon aren juga dapat
dimanfaatkan sebagai penghasil nira, sering pohon yang sudah tua (kurang
produktif) ditebang kemudian dimanfaatkan sebagai sumber pati (Alam dan Saleh
2009). Pati aren dapat diperoleh dengan cara melakukan ekstraksi terhadap batang
pohon aren.
Pati aren yang diperoleh memiliki granula yang berbentuk lonjong dengan
ukuran granula sekitar 5,0-87,5 µm bergantung pada fase pertumbuhannya. Kadar
amilosa pati aren mencapai 39% pada saat tumbuhan aren memasuki fase
pertumbuhan tidak berbunga (Alam dan Saleh 2009).
Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan oleh Adawiyah et al. (2013)
diperoleh data karakteristik gelatinisasi pati aren dengan menggunakan DSC yang
disajikan dalam Tabel 1 dan penelitian dari Adawiyah (2012) diperoleh data
karakteristik pasting dengan menggunakan RVA yang disajikan dalam Tabel 2.
Tabel 1 memperlihatkan nilai suhu onset (To), suhu puncak (Tp), suhu akhir (Tc),
kisaran (Tc-To) yang menunjukkan kestabilan kristalin, dan entalpi transisi (ΔH)
yang merupakan parameter mengenai jumlah rantai glukan dengan DP tinggi
(DP>12).
Tabel 1. Karakteristik gelatinisasi pati aren
Parameter gelatinisasi
To (oC)
Tp (oC)
Tc (oC)
Range (Tc-To) (oC)
ΔH (J/g)
Rata-rata dan standaar deviasi dari lima replikasi
Sumber: Adawiyah et al. (2013)
Rata-rata ± SD
63,0 ± 0,12
67,7 ± 0,07
74,6 ± 0,42
11,6 ± 0,49
15,4 ± 0,25
Tabel 2. Profil Pasting pati aren
Parameter pasting property
Suhu pasting (oC)
Viskositas puncak (Pa.s)
Suhu viskositas puncak (oC)
Viskositas minimum (Pa.s)
Viskositas akhir (Pa.s)
Range gelatinisasi (oC)
Breakdown (Pa.s)
Setback total (Pa.s)
Rata-rata dari dua replikasi
Sumber: Adawiyah (2012)
Rata-rata
67,70
2.469
74,75
0,996
3.370
7.050
1.472
2.374
3
Tapioka
Ubi kayu (Manihot utilissima Crantz) merupakan jenis umbi-umbian yang
budidayanya relatif lebih mudah dibandingkan dengan jenis umbi-umbian lainnya,
karena teknologi budidayanya sederhana, dapat tumbuh pada berbagai kondisi
tanah dan relatif tidak banyak membutuhkan pemeliharaan, tahan terhadap
penyakit dan ketersediannya di seluruh wilayah (Wahjuningsih 2013). Produksi
ubi kayu di Indonesia pada tahun 2010 hingga 2013 berada pada kisaran
23.918.118-25.494.507 ton (Badan Pusat Statistik 2014). Produksi ubi kayu di
Indonesia terus meningkat setiap tahunnya.
Industri pengolahan ubi kayu yang utama yaitu tapioka (pati ubi kayu).
Proses ekstraksi yang relatif mudah, sifat patinya yang unik dengan warna dan
flavor netral menyebabkan tapioka banyak dimanfaatkan sebagai ingridien
maupun aditif di industri pangan (Syamsir et al. 2011). Tapioka memiliki granula
pati yang berbentuk bulat dengan ukuran granula sekitar 5-40 µm bergantung
pada varietas singkongnya. Kadar amilosa tapioka berada pada kisaran 20-27%
(Moorthy 2002).
Syamsir et al. (2011) melakukan penelitian terhadap lima varietas ubi kayu,
yaitu Thailand, Kasetsar, Pucuk biru, Faroka dan Adira 4 adapun kandungan
amilosa dari masing-masing varietas secara berurutan yaitu 33,13%, 31,81%,
30,88%, 30,92%, dan 31,13%. Kadar amilosa yang berbeda membuat karakter
dari pati tersebut berbeda. Adapun data pasting properties dari tapioka dengan
menggunakan RVA disajikan dalam Tabel 3.
Tabel 3. Pasting properties ubi kayu dari lima varietas berbeda
Parameter Pasting Thailand
Properties
V. Puncak (Cp)
6335,0
V. Panas (Cp)
2161,0
V.Akhir (Cp)
2978,5
T Pasting (oC)
67,3
o
T Puncak ( C)
79,2
Breakdown
4174,8
Setback
2394,6
Sumber: Syamsir et al. (2011)
Kasetsar
P.Biru
Faroka
Adira 4
6244,0
1568,0
2623,5
71,1
79,4
4676,8
4202,2
6115,5
1683,0
2683,0
70,5
78,6
4433,7
3632,6
6744,0
1676,0
2778,0
70,5
78,4
5064,7
4437,6
5895,5
1595,0
2603,5
71,1
79,0
4297,8
3731,8
Modifikasi Pati (Heat Moisture Treatment)
Pati aren dan tapioka memiliki kelemahan yaitu tidak stabil terhadap
pemanasan (Adawiyah 2012; Syamsir 2011) sehingga diperlukan adanya
perbaikan stabilitas terhadap pemanasan dengan melakukan modifikasi terhadap
pati. Modifikasi yang dapat dilakukan yaitu modifikasi secara fisik dengan metode
Heat Moisture Treatment (HMT).
Proses modifikasi HMT dilakukan dengan melibatkan suhu tinggi dengan
kadar air yang terbatas. Proses HMT dilakukan pada suhu di atas 100 oC dengan
kadar air (