Gambar 10. Diagram alir metode penelitian analisis proses sertifikasi halal
4.2 KAJIAN ILMIAH KHAMR DAN ALKOHOL
Kajian ilmiah yang dilakukan adalah penelitian mengenai profil fermentasi perasan buah berdasarkan tinjauan hadist yang ditinjau dari aspek biokimia dan fisiologi serta menganalisis
senyawa penciri hasil fermentasi secara statistik dan membuat model matematika fermentasi. Senyawa yang dianalisis terdiri atas profil gula fruktosa, glukosa, sukrosa, alkohol, dan asam organik selama
proses fermentasi berlangsung.
4.2.1 BAHAN
Bahan baku yang digunakan dalam penelitian ini adalah buah anggur Vitis vinifera, kurma Deglet Nour
Tunisia, Apel varietas Malang, dan air matang. Bahan-bahan untuk analisis terdiri atas asam sitrat, asam tartarat, asam malat, asam asetat, metanol, etanol, propanol, butanol, fruktosa,
glukosa, sukrosa, buffer fosfat, asetonitril 75 , asam sulfat 0.01 N, dan air bebas ion. Rata-rata
tahapan proses
Pemilihan datasampling
Analisis Statistik
Analisis pengaruh kriteria produk
Analisis pengaruh tahapan proses
Uji lanjut Dunn Uji lanjut Dunn
Perhitungan rata-rata untuk kriteria dan tahapan
136 data sampel
Tolak H0terima
H1 Tolak
H0terima H1
Rata-rata waktu untuk kriteria
dan tahapan
Output kriteria
Output tahapan
38
4.2.1.2 ALAT
Alat-alat yang digunakan untuk penelitian ini terdiri atas timbangan analitik, pisau, panci, botol propilen ukuran 100 ml, botol vial 10 ml, juicer, sarung tangan, baskommangkuk, kain Muslin, pipet
tetes, pipet Mohr 25 ml, gelas ukur 1 liter, termometer, inkubator suhu 29 ⁰C, sentrifus 10.000 rpm,
membrane filter Whatman ukuran 0.2 µm, membrane filter cartridge, syringe, tube 1.5 ml,
mikropipet, satu set HPLC tipe 10 APV detektor RID Refractive Index Detector, kolom RH Phenomenex tipe Rezex ROA-organic acid H
+
, dimensi 250 x 4.6 mm, pori 8 µm, kolom amino Pinnacle II, pori 5 µm, panjang 150 x 4,6 mm Restek dan HPLC Shimadzu LC 250 AB detektor UV,
kolom C18.
4.2.2 METODE PENELITIAN
Metode penelitian ini terdiri atas beberapa tahap. Tahap pertama yaitu pemilihan buah yang akan dipergunakan dalam penelitian. Kemudian dilanjutkan dengan tahap kedua yaitu pembuatan
perasan buah atau jus buah. Tahap ketiga yaitu proses fermentasi perasan buah atau jus buah. Tahap keempat yaitu analisis kimia perasan buah yang terfermentasi. Analisis ini menghasilkan profil
fermentasi buah selama 5 hari berturut-turut. Tahap kelima adalah analisis korelasi antara waktu fermentasi hari dengan senyawa hasil fermentasi. Pada tahap ini akan diperoleh senyawa yang
memiliki korelasi paling kuat dan memiliki signifikansi terbesar pada ketiga perasan buah. Tahap keenam adalah analisis pengaruh waktu fermentasi hari terhadap kadar senyawa yang diperoleh dari
tahap lima pada ketiga perasan buah. Tahap ketujuh adalah analisis kesamaan pola fermentasi pada senyawa yang diperoleh dari tahap lima pada ketiga perasan buah. Tahap kedelapan atau tahap
terakhir adalah membuat permodelan matematika dan rasio fraksi untuk profil gula, etanol, dan asam pada ketiga perasan buah. Secara umum diagram alir metode penelitian ditampilkan pada Gambar 10.
4.2.2.1 Pemilihan Buah
Tahap ini merupakan tahap menentukan buah apa saja yang akan digunakan dalam penelitian. Hal ini dikarenakan buah yang sangat beragam jenis dan varietasnya sehingga tidak memungkinkan
untuk dianalisis seluruhnya sekaligus. Secara garis besar, pemilihan buah didasarkan pada literatur syar‘i yang dapat menggambarkan kondisi saat hadis turun dan kondisi saat ini.
Anggur dan kurma dipilih berdasarkan literatur yang disebutkan dalam Al- Qur‘an, ―Dan dari
buah kurma dan anggur, kamu membuat minuman yang memabukkan dan rizki yang baik. Sesungguhnya pada yang demikian itu benar-benar terdapat tanda kebesaran Allah bagi orang-
orang yang berpikir.” Qu‘ran Surat An-Nahl : 67. Selain itu, dalam Muzakarah Nasional LPPOM- MUI 1994 menyebutkan bahwa ayat ini mengisyaratkan akan kebiasaan meminum minuman keras
yang dibuat dari kurma dan anggur di kalangan bangsa Arab Mekkah. Anggur dan kurma hingga saat ini masih dinikmati sebagai wine di beberapa negara. Anggur yang digunakan adalah varietas Vitis
vinifera , sedangkan kurma yang digunakan adalah jenis Deglet Nour yang berasal dari Tunisia atau
disebut palm fruit. Apel dipilih untuk menggambarkan kondisi saat ini. Apel banyak diolah menjadi berbagai jenis
minuman, seperti cider, sari buah, sirup, cuka apel, dan jus buah. Apel juga merupakan komoditi yang mudah diperoleh di Indonesia. Adapun varietas apel yang digunakan adalah varietas Apel Malang.
39
Gambar 11. Diagram alir metode penelitian kajian ilmiah khamr dan alkohol Pemilihan Buah
Apel Anggur
Kurma Pembuatan
perasan apel
Perasan Anggur
Perasan Apel
Perasan Kurma
Fermentasi
Perasan apel terfermentasi
Pembuatan perasan anggur
Pembuatan perasan kurma
Fermentasi Fermentasi
Perasan anggur
terfermentasi Perasan
kurma terfermentasi
Analisis kimia HPLC
Identifikasi kadar alkohol
Identifikasi kadar gula
Identifikasi kadar asam
Analisis statistikPearson
Senyawa signifikan
ANOVA dan Klaster Permodelan
Matematika
Model Matematika
rasio fraksi
40
4.2.2.2 Pembuatan Perasan atau Jus Buah 4.2.2.2.1 Perasan atau Jus Anggur dan Apel
Anggur dan apel utuh dihilangkan bijinya, kemudian ditimbang sebanyak 700 gram dan 600 gram. Kemudian dihancurkan dengan menggunakan juicer dan disaring dengan kain muslin agar
diperoleh perasan buah tanpa padatan kasar. Kemudian dituang masing-masing sebanyak 20 ml ke dalam botol, lalu ditutup rapat untuk kemudian difermentasi.
4.2.2.2.2 Perasan Kurma Dirar, 1993
Kurma utuh dihilangkan bijinya, kemudian ditimbang sebanyak 130 gram. Kemudian kurma ditaruh dalam wadah dan ditambahkan air matang boiled water 100
⁰C sebanyak 390 ml 1:3, lalu aduk perlahan-lahan. Kemudian rendam selama semalam. Air rendaman yang diperoleh kemudian
disaring dengan kain muslin dan cairan yang telah disaring dimasukkan masing-masing 20 ml ke dalam botol lalu ditutup rapat untuk kemudian difermentasi.
4.2.2.3 Proses Fermentasi
Fermentasi dilakukan dalam kondisi mikroaerobmikroaerofilik secara spontan pada suhu ruang selama 5 hari berturut-turut. Kondisi mikroaerobmikroaerofilik berarti bahwa fermentasi
dilakukan dengan menyimpan perasan buah dalam wadah tertutup tanpa dilakukan pengambilan oksigen atau penambahan nitrogen seperti yang dilakukan pada fermentasi anaerob, sehingga kondisi
tidak sepenuhnya anaerob namun oksigen sangat rendah. Berdasarkan literatur yang ditemukan dalam jurnal ilmiah Najiha, et. al., 2010, disebutkan bahwa suhu Madinah pada musim panen pertengahan
Oktober adalah 30 ⁰C. Suhu tersebut mendekati suhu ruangan rata-rata di Indonesia, yaitu 27-34⁰C
Sahupala, 2005. Berdasarkan hasil pengukuran suhu di ruangan percobaan, maka suhu yang digunakan akan dijaga konstan pada suhu 29
⁰C.
4.2.2.4 Analisis Kimia
Analisis kimia dilakukan untuk mengidentifikasi dan mengukur senyawa-senyawa hasil fermentasi selama 5 hari berturut-turut. Analisis dilakukan setiap hari per 24 jam mulai dari hari ke-
0 hingga hari ke-5. Senyawa-senyawa yang diidentifikasi adalah senyawa gula glukosa, fruktosa, dan sukrosa, alkohol metanol, etanol, propanol, butanol, dan senyawa asam asam tartarat, asam sitrat,
asam malat, asam asetat. Tahap ini terdiri dari preparasi sampel, identifikasi senyawa standar, dan pengukuran kadar senyawa.
4.2.2.4.1 Preparasi Sampel
Setiap hari hari ke-0 hingga hari kelima sejumlah 3 ml cairan hasil fermentasi setiap perasan buah diambil dan dimasukkan dalam 2 buah tube 1,5 ml. Kemudian cairan dalam tube tersebut
disentrifus pada kecepatan 10000 rpm selama 15 menit untuk mendapatkan supernatan yang berupa cairan bening. Kemudian supernatan tersebut diambil dan disaring seluruhnya dengan membrane filter
0,2 µl. Supernatan yang telah disaring kemudian disimpan dalam botol vial 10 ml untuk dianalisis. Berikut adalah bagan alir preparasi sampel untuk tiap ulangan sampel yang disajikan pada Gambar 11.
4.2.2.4.2 Identifikasi Senyawa Standar
Sebelum dilakukan analisis atau pengukuran senyawa yang akan diidentifikasi, maka terlebih dahulu dilakukan identifikasi senyawa standar yang akan diidentifikasi dan diukur. Senyawa standar
41
yang diidentifikasi terdiri atas fruktosa, glukosa, sukrosa, metanol, etanol, propanol, butanol, asam tartarat, asam sitrat, asam malat, dan asam asetat. Masing-masing senyawa dibuat larutan 0.5 dengan
menggunakan air bebas ion. Kemudian sebanyak 10 µl dari masing-masing larutan diinjeksikan ke dalam HPLC untuk kemudian diidentifikasi pemisahan kurva standar yang terbentuk.
Gambar 12. Diagram alir preparasi sampel untuk analisis HPLC
4.2.2.4.3 Identifikasi dan Pengukuran Senyawa yang Dianalisis
Setelah tahap preparasi selesai dan diperoleh kurva pemisahan senyawa standar yang baik, maka analisis senyawa hasil fermentasi siap untuk dilakukan. Analisis ini dilakukan dengan
menggunakan instrumen analisis High Performance Liquid Chromatography HPLC. Pada analisis gula digunakan detektor RID, kolom RH, dan fase gerak asetonitril 75. Pada analisis alkohol
digunakan detektor RID, kolom amino, dan fase gerak asam sulfat 0.01 N. Pada analisis asam organik digunakan detektor UV, kolom C18, dan fase gerak buffer fosfat.
Sebanyak 10 µl cairan dalam botol vial diambil dengan menggunakan microsyringe 10 µl dan diinjeksikan ke dalam HPLC. Identifikasi senyawakomponen ditentukan melalui jumlah peak
puncak kurva yang menyatakan jumlah komponen yang disesuaikan dengan kurva standar. Pengukuran konsentrasi tiap senyawakomponen yang telah diidentifikasi ditentukan melalui
penghitungan luas peak yang menyatakan konsentrasi komponen dalam campuran Hendayana, 2006.
4.2.2.5 Analisis Statistik 4.2.2.5.1 Analisis Korelasi Pearson
Data hasil pengukuran dengan HPLC dikelompokkan berdasarkan objek, yaitu perasan anggur, perasan apel, dan perasan kurma. Analisis Pearson menggunakan program Minitab 15. Analisis
dilakukan tiap objek secara terpisah. Data waktu hari, kadar fruktosa, glukosa, sukrosa, etanol, asam tartarat, asam sitrat, asam malat, dan asam asetat pada setiap perasan buah diinput ke dalam
3 ml sampel Sentrifus 10.000 rpm
selama 15 menit
Supernatan Endapan
Saring dengan membrane filter
0,2 µl Masukkan dalam botol vial
Sampel siap analisis
42
worksheet . Kemudian pilih menu Stat, kemudian menu Basic Statistic kemudian pilih menu
Correlation . Seluruh variabel yang dianalisis dipindah ke kolom ‗variables‘, kemudian klik OK.
Maka akan keluar tampilan output korelasi setiap senyawa.
4.2.2.5.2 Analisis Pengaruh Waktu Fermentasi hari terhadap Kadar Senyawa Signifikan
Analisis pengaruh waktu fermentasi hari terhadap kadar senyawa signifikanANOVA menggunakan program SAS 9.1.3. Data waktu hari dan kadar etanol pada ketiga perasan buah
diinput ke dalam file editor pada program SAS 9.1.γ kemudian klik menu ‗run‘ untuk memproses data. Kemudian uji lanjut dilakukan dengan metode Tukey menggunakan program SAS 9.1.3. Input
analisis pengaruh waktu fermentasi dan uji lanjut dapat dilihat pada Lampiran 25.
4.2.2.5.3 Analisis Klaster Cluster Analysis
Analisis Klaster menggunakan program Minitab 15. Data waktu hari dan kadar etanol pada ketiga perasan buah diinput ke dalam worksheet. Kemudian pilih menu Stat, kemudian pilih menu
Multivariate, lalu pilih menu Cluster Variables. Setelah itu akan muncul tampilan Cluster Variables. Pindahkan seluruh variabel yang akan diukur ke dalam kotak Variables or Distance Matrix dengan
cara memblok seluruh variabel kemudian pilih select. Pilih link method Ward dan pilih Correlation untuk jarak matriks serta ketik ang
ka ‗1‘ untuk jumlah klaster. Lalu klik menu Show Dendogram untuk menampilkan output dendogram kemudian klik OK.
4.2.2.6 Permodelan Matematika dan Perhitungan Rasio Fraksi
Model matematika dibuat untuk profil keseluruhan fermentasi gula, etanol, dan asam pada setiap perasan buah perasan anggur, perasan apel, dan perasanrendaman kurma. Model yang
dihasilkan merupakan suatu fungsi diferensial dari setiap senyawa. Oleh karena itu, pada setiap perasan buah akan dihasilkan fungsi untuk ketiga senyawa dimana fungsi-fungsi tersebut merupakan
suatu kesatuan sistem dinamik. Pertama-tama dibuat asumsi sederhana yang menggambarkan dinamika gula, etanol, dan asam
dalam proses fermentasi yang dilakukan. Kemudian berdasarkan asumsi tersebut, diformulasikan suatu fungsi diferensial untuk masing-masing senyawa. Fungsi yang ada dan data penelitian kemudian
diinput ke dalam program Mathematica 7.0 for Students untuk diperoleh nilai parameter penduga. Metode yang digunakan adalah metode kuadrat terkecil Least Square. Adapun model yang
dipergunakan adalah model logistik. Tampilan input dapat dilihat pada Lampiran 28 untuk perasan anggur, Lampiran 29 untuk perasan apel, dan Lampiran 30 untuk perasanrendaman kurma.
Kemudian diperoleh solusi berupa persamaan dari ketiga senyawa dengan parameter yang dihasilkan dari pengolahan fungsi dengan data penelitian. Kesesuaian model dilihat melalui output
kurva solusi penduga dengan sebaran data penelitian. Secara umum, fungsi diferensial pada model logistik adalah:
dimana: dXdt = laju perubahan X pada t tertentu
X = senyawafungsi senyawa
r = rasio pertumbuhan senyawa
43
K = kapasitas kadar senyawa
t = waktu
Berdasarkan fungsi dasar tersebut, maka fungsi yang dipakai pada penggunaan gula, pembentukan etanol, dan pembentukan asam menjadi:
dimana : dSdt
= laju perubahan gula pada t tertentu dEdt
= laju perubahan etanol pada t tertentu dAdt
= laju perubahan asam pada t tertentu S
= konsentrasi gula E
= konsentrasi etanol A
= konsentrasi asam S[t]
= fungsi gula E[t]
= fungsi alkohol A[t]
= fungsi asam α
= parameter fungsi diferensial gula = parameter fungsi diferensial etanol
= parameter fungsi diferensial asam K
= kadar maksimum senyawa gulaalkoholasam pada setiap perasan buah t
= waktu Fungsi diferensial di atas menjelaskan laju penurunan gula dSdt, laju peningkatan etanol
dEdt, dan laju peningkatan asam dAdt. Laju perubahan gula merupakan suatu penurunan konsentrasi gula. Laju perubahan etanol merupakan suatu peningkatan konsentrasi etanol yang
dipengaruhi keberadaan gula. Laju perubahan asam juga merupakan suatu peningkatan konsentrasi asam yang dipengaruhi keberadaan gula.
Setelah diperoleh model matematika di atas sebagai solusi sistem dinamik, maka dilakukan perhitungan kadar gula, etanol, dan asam di hari ketiga pada masing-masing perasan buah untuk
dibandingkan dengan kadar gula, etanol, dan asam hasil penelitian di hari yang sama. Perhitungan ini dilakukan dengan mengintegralkan model matematika yang ada dengan bantuan program
Mathematica 7.0 for Student. Kemudian dilakukan perhitungan rasio fraksi untuk senyawa gula, etanol, dan asam pada
masing-masing perasan buah. Perhitungan diawali dengan menghitung fraksi dari senyawa gula,etanol, dan asam dengan rumus :
44
dimana: F
= fraksi senyawa gulaetanolasam X
= kadar senyawa gulaetanolasam di hari ketiga berdasarkan perhitungan dari model matematika
Y = kadar awal senyawa gulakadar senyawa etanol dan asam saat titik balikkadar senyawa
etanol dan asam pada saat maksimum Fraksi yang telah diperoleh untuk senyawa gula, etanol, asam kemudian dibandingkan antar perasan
buah untuk dilihat pola rasioperbandingan gula,etanol,dan asamnya. Nilai rasio pada masing-masing perasan buah diperoleh dengan membangi fraksi tiap senyawa dengan fraksi senyawa terkecil yang
terdapat pada perasan buah tersebut.
45
V. HASIL DAN PEMBAHASAN
5.1 ANALISIS PROSES SERTIFIKASI HALAL