Karakterisasi Fisikokimia Biji Chia Dalam Model Minuman

i

KARAKTERISASI FISIKOKIMIA BIJI CHIA
DALAM MODEL MINUMAN

ASEP SAFARI

SEKOLAH PASCA SARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2016

iii

PERNYATAAN MENGENAI TESIS DAN
SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA
Dengan ini saya menyatakan bahwa tesis berjudul “Karakterisasi
Fisikokimia Biji Chia Dalam Model Minuman” 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 tesis ini.
Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut
Pertanian Bogor.
Bogor, September 2016

Asep Safari
NIM F252130065

v

RINGKASAN
ASEP SAFARI. Karakterisasi Fisikokimia Biji Chia Dalam Model Minuman.
Dibimbing oleh FERI KUSNANDAR dan ELVIRA SYAMSIR.
Biji chia merupakan hasil dari tanaman chia (Salvia hispanica L.) yang
berasal dari Amerika Tengah yang telah menjadi sumber pangan baru di Eropa.
Biji chia mengandung banyak asam lemak esensial, serat pangan, protein dan
antioksidan. Biji chia memiliki karakteristik fisik yang khas, yaitu mampu
membentuk lapisan gel di sekeliling biji melalui proses hidrasi. Saat kontak
dengan air, bagian epidermis biji pecah dan mengeluarkan filamen gum yang
segera berikatan dengan air membentuk lapisan gel yang tampak seperti gel

(kapsul) transparan. Sifat fungsional tersebut menjadikan biji chia berpotensi
untuk dikembangkan sebagai produk minuman. Pengembangan produk minuman
berbasis biji chia memerlukan informasi ilmiah mengenai kemampuan biji chia
dalam membentuk lapisan gel di sekeliling biji di dalam larutan dengan adanya
pengaruh yang umum diaplikasikan pada produk minuman, baik minuman dengan
pH rendah maupun pH tinggi.
Penelitian ini bertujuan untuk mengevaluasi dan mempelajari karakteristik
sifat fisikokimia biji chia di dalam larutan sebagai sistem model produk minuman.
Penelitian ini dibagi menjadi tahapan karakterisasi biji chia (proksimat, dimensi
fisik biji dan pengamatan biji di bawah SEM), dan tahapan karakterisasi biji chia
dalam larutan sebagai pengaruh dari suhu (70, 90oC) dan waktu pemanasan (1, 2
jam), pH (3, 5, 7), gula (0-15%), garam ionik mono-bivalen (KCl 1% dan CaCl2
1%) dan konsentrasi biji chia (3, 5%).
Nilai pH larutan merupakan faktor yang mempengaruhi kapasitas
penyerapan air, tebal lapisan gel biji (kapsul gum), dan viskositas nyata larutan.
Semakin tinggi pH, karakteristik fisik biji semakin besar. Karakteristik tersebut
muncul karena adanya keberadaan gum pada permukaan biji chia yang segera
menyerap air dan membentuk lapisan gel sehingga tampak seperti kapsul
transparan. Seiring menurunnya pH dari 5 ke 3, laju hidrolisis semakin besar yang
ditandai dengan kadar gula larutan yang semakin tinggi dan kadar gula biji yang

menurun. Semakin meregangnya filamen gum, air yang diserap semakin banyak
yang ditunjukkan dari kapasitas penyerapan air yang tinggi dan lapisan gel biji
yang menebal. Peningkatan tebal kapsul gum menyebabkan peningkatan
viskositas nyata larutan karena memberikan tahanan sehingga gaya hambat
terhadap aliran fluida meningkat.
Konsentrasi gula dan waktu pemanasan tidak memberikan perbedaan
karakteristik biji chia di dalam larutan, sedangkan suhu pemanasan hanya
memberikan pengaruh yang nyata pada pH 3 untuk karakteristik yang diukur.
Keberadaan senyawa garam ionik mono-bivalen dapat menghambat biji chia
dalam menyerap air. Kapasitas air yang diserap oleh biji chia dalam larutan garam
monovalen sekitar dua kalinya dalam larutan garam bivalen. Semakin tinggi
konsentrasi biji chia dalam larutan, air yang diserap semakin banyak sehingga
konsistensi larutan seperti jeli namun tidak mengeras dan memadat. Hasil
penelitian ini menunjukkan bahwa kondisi proses yang meliputi pH, suhu, garam
ionik mono-bivalen dan konsentrasi biji chia perlu dipertimbangkan untuk

memperoleh konsistensi yang diharapkan dalam pengembangan produk biji chia
berbasis minuman.
Kata kunci : biji chia, gum, kapasitas penyerapan air, karakteristik fisikokimia

1

SUMMARY
ASEP SAFARI. Characterization of Physicochemical Properties of Chia Seed in
the Beverages Model. Supervised by FERI KUSNANDAR and ELVIRA
SYAMSIR.
Chia seeds come from the flowering plant chia (Salvia hispanica L.) which is
native to Central America and recognised as a novel food within the EU. Chia
seeds have gained attention as an excellent source of essential fatty acid, dietary
fiber, protein and antioxidant. Chia seeds (Salvia hispanica L.) have distinctive
physical characteristic, which are able to develop mucilaginous gel surrounding
the seed through hydration process. When the seeds are in contact with water, the
epidermal cells burst and releases mucilage which absorbs water and forming
mucilaginous gel that looks like a transparant gel (capsule). Chia seeds is
potentially used for the development of functional beverage products. The product
development of beverage based chia seed requires scientific information on the
ability of chia seeds in forming gel layer around the seeds in a solution by general
treatments commonly applied to beverage products, both in low pH and high pH.
The aim of this study was to evaluate the physicochemical characteristics of
chia seed in solution as a model system of beverage products. The research was

divided into the following stages: initial characterization of chia (proximate
analysis, physical dimension and SEM observation on chia seeds), and the
physicochemical characterization of chia seeds in solution as the effect heating
temperature (70, 90oC) and time (1, 2 hours), pH solution (3, 5, 7), sugar
concentration (0-15%), mono-bivalent ionic salts (KCl 1% and CaCl2 1%), chia
seed concentration (3, 5%).
The pH affected water absorption capacity (WAC) of chia seed, thickness of
gel layer surrounding the seed (transparent gum capsule), and apparent viscosity
of the solution. The increment of pH in all various treatments tended to increase
WAC by mucilage and all physical characteristic. This characteristics appeared
due to the presence of gum on the surface of chia seeds that were immediately
absorbs water and forms a gel layer (transparent capsule). The decreased physical
characteristic obtained from the decrease of pH condition, especially at pH 5 to 3,
was expected due to the hydrolysis of gum polysaccharides. This was shown by
the decreased total sugar (known as polysaccharides source in gum) of chia seed
and the increased total sugar of its solution. The more stretched filament gum, the
more water was absorbed and it was shown by high WAC and the thickness of gel
layer surrounding the seed. Increasing of gum capsule thickness caused solution
more viscous due to the resistency towards shear rates increased.
Sugar concentration and heating time did not influence the characteristics of

chia seed in solution, while elevated heating temperature showed increment of all
physical characteristics in pH 3 whereas pH 5 and 7 did not indicate it. The
presence of mono-bivalent ionic salts could inhibit chia seeds to absorp water.
The capacity of WAC by monovalent salt was twice higher than that of bivalent
salt. The higher concentration of chia seeds in solution, water more absorbed and
the consistency of solution was like jelly but not hardened and solidified. This
result indicated that process condition of pH, temperature, mono-bivalent ionic

2

salts and concentration of chia seeds should be considered to obtain desirable
consistency in ready to drink product development.
Keywords : chia seed, mucilage (gum), WAC, characteristics of physicochemical

3

© Hak Cipta Milik IPB, Tahun 2016
Hak Cipta Dilindungi Undang-Undang

Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan

atau menyebutkan sumbernya. Pengutipan hanya untuk kepentingan pendidikan,
penelitian, penulisan karya ilmiah, penyusunan laporan, penulisan kritik, atau
tinjauan suatu masalah; dan pengutipan tersebut tidak merugikan kepentingan
IPB
Dilarang mengumumkan dan memperbanyak sebagian atau seluruh karya tulis ini
dalam bentuk apa pun tanpa izin IPB

4

5

KARAKTERISASI FISIKOKIMIA BIJI CHIA
DALAM MODEL MINUMAN

ASEP SAFARI

Tesis
Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Magister Profesi
pada

Program Studi Magister Profesional Teknologi Pangan

SEKOLAH PASCA SARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2016

6

Penguji Luar Komisi pada Ujian Tesis: Dr Nur Wulandari, STP MSi

7

Judul Tesis
Nama
NIM

: Karakterisasi Fisikokimia Biji Chia Dalam Model Minuman
: Asep Safari
: F252130065

Disetujui oleh
Komisi Pembimbing

Dr Ir Feri Kusnandar, MSc
Ketua

Dr Elvira Syamsir, STP MSi
Anggota

Diketahui oleh

Ketua Program Studi
Magister Profesi Teknologi Pangan

Dekan Sekolah Pascasarjana

Dr Ir Nurheni Sri Palupi, MSi

Dr Ir Dahrul Syah, MScAgr

Tanggal Ujian: 27 Agustus 2016

Tanggal Lulus:

8

9

PRAKATA
Segala puji hanya kepada Allah SWT atas karunia dan rahmat-Nya yang
selalu dilimpahkan sehingga karya ilmiah yang berjudul “Karakterisasi
Fisikokimia Biji Chia Dalam Model Minuman” berhasil diselesaikan.
Pada kesempatan ini penulis menyampaikan penghargaan dan terima kasih
kepada:
1. Dr Ir Feri Kusnandar, MSc sebagai ketua komisi pembimbing dan Dr Elvira
Syamsir, STP MSi sebagai anggota komisi pembimbing yang dengan
bijaksana memberikan bimbingan dan motivasi sehingga penulis memperoleh
kemudahan dalam menyelesaikan karya ilmiah ini.
2. Dr Nur Wulandari, STP MSi selaku penguji luar komisi atas masukan yang

membangun.
3. Orang tua dan mertua tercinta, Ayahanda Ebo Basari Soemantri, Umi Emim
Umimah (Almh), Bapak Sadi dan Ibu Eko Pratiwiningsih atas segala kasih
sayang, dukungan dan doa yang tulus.
4. Istri tercinta Bunda Nur Fathonah Sadek dan anakku tersayang Adzkiya
Rafayra Kasyafani atas kasih sayang, doa, pengertian dan dukungan tanpa
henti. I love you so much
5. Keluarga besar Kuningan, Bogor dan Banyuwangi atas doa dan dukungannya.
6. Teman-teman Magister Profesi Teknologi Pangan Batch 9 dan rekan-rekan
lainnya yang tidak dapat disebutkan satu per satu, atas dukungan, motivasi,
serta tempat berbagi suka dan duka selama menyelesaikan studi S2.
Akhir kata, penulis berharap Allah SWT membalas segala kebaikan semua
pihak yang telah membantu. Semoga tesis ini membawa manfaat bagi
pengembangan ilmu.

Bogor, September 2016

Asep Safari
F252130065

10

11

DAFTAR ISI

DAFTAR TABEL

vi

DAFTAR GAMBAR

vi

1

2

3

4

5

PENDAHULUAN
Latar Belakang
Perumusan Masalah
Tujuan Penelitian
Manfaat Penelitian
Ruang Lingkup Penelitian

1
2
2
2
2

TINJAUAN PUSTAKA
Biji Chia
Karakteristik Biji dan Gum Chia di Dalam Air
Komposisi Biji Chia
Potensi Kesehatan Biji Chia

3
4
6
7

METODE PENELITIAN
Waktu dan Tempat
Bahan
Alat
Metode Analisis
Analisis Data

10
10
10
11
12

HASIL DAN PEMBAHASAN
Karakteristik Kimia dan Fisik Biji Chia
Pengaruh Suhu dan Waktu Pemanasan terhadap Karakteristik Biji Chia
Pengaruh Konsentrasi Gula terhadap Karakteristik Biji Chia
Pengaruh pH terhadap Hidrolisis Gum
Pengaruh Garam Ionik terhadap Karakteristik Biji Chia

13
15
17
20
21

SIMPULAN DAN SARAN
Simpulan
Saran

26
26

DAFTAR PUSTAKA

27

RIWAYAT HIDUP

31

12

DAFTAR TABEL
Tabel 1

Komposisi Gizi Biji Chia dan Biji Selasih Kering
per 100 gram

7

Tabel 2

Komposisi Senyawa Bioaktif Biji Chia

7

Tabel 3

Hasil Uji Klinis Biji Chia pada Manusia

8

Tabel 4

Hasil Analisa Proksimat dan Pengukuran Fisik Biji Chia

13

DAFTAR GAMBAR
Gambar 1

Bunga Tanaman Chia dan Chia Siap Panen

3

Gambar 2

Biji Chia dengan Beragam Warna

4

Gambar 3

Biji Chia dan Proses Hidrasinya dengan Air (Optical Images)

5

Gambar 4

Biji Chia Kering dan Terhidrasi dengan Pengamatan SEM

14

Gambar 5

Pengaruh Suhu dan Waktu Pemanasan terhadap Karakteristik
Biji Chia pada Berbagai pH Larutan (Konsentrasi
Gula 10%)

16

Pengaruh Konsentrasi Gula terhadap Karakteristik Biji Chia
pada Berbagai pH Larutan (Suhu Pemanasan 70oC
selama 1 jam)

18

Kadar Gula dalam Larutan dan Biji Chia sebagai Hasil
Hidrolisis Gum Chia (Suhu Pemanasan 70oC selama 1 jam)

21

Pengaruh Senyawa Ionik terhadap Kapasitas Penyerapan Air
Oleh Gum Biji Chia (WAC) pada Berbagai pH Larutan
dan Konsentrasi Biji Chia

23

Berat Biji Chia yang Mengembang (Gel) dan Berat Sisa Air
serta Nilai WAC Biji Chia pada Rentang pH dan Konsentrasi
Biji

24

Gambar 6

Gambar 7
Gambar 8

Gambar 9

1

1 PENDAHULUAN
Latar Belakang
Biji chia (chia seed) merupakan hasil dari tanaman chia (Salvia hispanica
L.) yang termasuk dalam tumbuhan berbunga (famili lamiaceae). Tanaman ini
berasal dari Amerika Tengah, khususnya Meksiko dan Guatemala. Suku Maya
dan Aztec pada saat itu menjadikan biji chia sebagai bahan pangan pokok mereka.
Biji chia mengandung protein (15-25%), lemak (30-33%), karbohidrat (26-41%),
serat (18-30%), dan mineral (4-5%) (Campos et al. 2014).
Biji chia telah menjadi sumber pangan baru (novel food) di bawah regulasi
pangan Eropa No 258 tahun 1997. Pada tahun 2009 status biji chia berubah
menjadi sumber pangan yang dapat dijual dan dikonsumsi dalam kawasan uni
Eropa melalui keputusan komisi Eropa No 827 pada tanggal 13 Oktober 2009 dan
dipublikasikan pada jurnal resmi komunitas Eropa. Penggunaan biji chia sebagai
bahan pangan dilaporkan aman karena tidak memiliki efek samping atau
alergenitas (EFSA 2009).
Biji chia mengandung asam lemak omega 3 (asam -linolenat) sebesar
17,83% (USDA 2011) serta menjadi sumber serat pangan, protein dengan nilai
biologis tinggi, maupun antioksidan (Craig 2004). Selain mengandung asam
lemak esensial, biji chia juga dilaporkan mengandung senyawa fenolik. Senyawa
fenolik ini merupakan komponen bioaktif yang berkontribusi pada manfaat
kesehatan biji chia. Di antara komponen fenol yang dalam biji chia adalah
flavonol dan asam fenolat (myricetin, quercetin, kaempferol, asam kafeat (Ali et
al. 2012). Senyawa ini merupakan antioksidan primer dan sinergis yang
memberikan proporsi aktivitas antioksidan yang tinggi dari biji chia (Fernandez et
al. 2006).
Beberapa penelitian mengenai sifat fungsional biji chia terhadap kesehatan
juga telah dilakukan. Asam kafeat dan asam klorogenat yang terdapat pada biji
chia dilaporkan dapat melindungi sel dari radikal bebas dan menghambat
peroksidasi lemak, dimana kemampuannya lebih kuat dibandingkan vitamin C,
asam ferulat dan vitamin E (Reyes et al. 2008). Penelitian lain melaporkan biji
chia dapat menurunkan dan menjaga tingkat kolesterol darah (Ayerza dan Coates
2007), memiliki efek menurunkan berat badan pada penderita obesitas (Brissette
2013) serta dapat menurunkan resiko penyakit kardiovaskuler, inflamasi,
gangguan sistem syaraf pusat, serta diabetes (Vuksan et al. 2007). Dengan
demikian, biji chia dan produk turunannya merupakan sumber yang menjanjikan
untuk dikembangkan sebagai alternatif produk pangan fungsional.
Saat ini, produksi biji chia secara global meningkat karena sifat
fungsionalnya bagi kesehatan (Daniells 2013). Biji chia saat ini diaplikasikan
dalam produk suplemen, sereal sarapan dan kukis di Amerika Serikat, aplikasi
dalam produk pasta di Chili dan aplikasi pada produk yoghurt di Australia (Dunn
2010). Adanya sifat fungsional bagi kesehatan menjadikan biji chia berpotensi
untuk dikembangkan sebagai alternatif bentuk sediaan produk pangan lainnya,
salah satunya adalah dalam produk minuman.
Biji chia memiliki kemampuan menyerap air pada saat terhidrasi. Ketika
terhidrasi, lapisan luar epidermis biji chia pecah dan mengeluarkan gum seperti
bentuk filamen yang menutupi permukaan biji. Filamen gum perlahan-lahan mulai
meregang sampai maksimal dan menyerap air membentuk lapisan gel seperti

2

kapsul transparan yang mengelilingi biji. Kapsul gum ini dapat menahan dan
mengabsorpsi air hingga beberapa kali berat dari berat keringnya. Gum kering
yang diperoleh dari hasil ekstraksi kapsul gum biji chia dilaporkan dapat
mengabsorpsi air hingga 27 kalinya. Pada saat biji chia terhidrasi, maka larutan
kental akan terbentuk. Hal yang sama terjadi bila hasil ekstrak gum dari biji chia
dihidrasi (Hernandez 2012).
Pengembangan produk minuman berbasis biji chia memerlukan informasi
ilmiah mengenai kemampuan biji chia untuk menyerap air pada saat berada di
dalam media larutan yang mengandung bahan maupun perlakuan yang umum
diaplikasikan pada produk minuman, baik minuman dengan pH rendah maupun
pH tinggi dan kemampuannya untuk membentuk lapisan gel di sekeliling biji chia.
Kemampuan ini diukur melalui karakteristik fisikokimia biji chia yang dihasilkan
selama berada di dalam media larutan tersebut. Perlakuan yang umum
diaplikasikan pada produk minuman adalah penambahan gula dan senyawa garam
ionik, konsentrasi biji chia itu sendiri serta adanya proses pemanasan yang
mewakili model minuman. Adanya kandungan gula dan senyawa garam ionik
sebagai padatan yang terlarut maupun proses pemanasan serta perbedaan pH
diduga dapat menggangu penyerapan air oleh gum biji chia sehingga
mempengaruhi karakteristik biji di dalam model minuman tersebut.
Perumusan Masalah
Pembentukan lapisan gel pada sekeliling biji chia dan berkurangnya jumlah
air bebas yang diserap biji dapat memberikan dampak pada konsistensi dan
performa produk minuman yang menjadi parameter sensori konsumen pada saat
mengonsumsinya. Perlakuan yang dapat mempengaruhi pembentukan lapisan gel
dan penyerapan air ini perlu dipelajari dan dievaluasi melalui karakteristik
fisikokimianya. Perlakuan yang akan dicoba adalah perlakuan yang umum
diterapkan dalam model produk minuman pada rentang pH minuman.
Tujuan Penelitian
Penelitian ini bertujuan untuk mengevaluasi dan mempelajari karakteristik
fisikokimia biji chia terhadap pengaruh perlakuan yang umum diterapkan dalam
model produk minuman terkait dengan kemampuan biji chia dalam menyerap air
dan membentuk lapisan gel pada biji.
Manfaat Penelitian
Penelitian ini diharapkan dapat memberikan informasi ilmiah mengenai
karakteristik biji chia di dalam pengaruhnya terhadap perlakuan umum model
minuman sebagai rujukan dalam pengembangan lebih lanjut biji chia di dalam
produk minuman.
Ruang Lingkup Penelitian
Ruang lingkup penelitian dibatasi pada pengaruh yang umum diterapkan
pada produk minuman, yaitu pH, gula, senyawa garam ionik mono-bivalen,
konsentrasi biji chia dan suhu serta lama pemanasan dengan mengevaluasi
karakteristik fisikokimia biji chia yang dihasilkan.

3

2 TINJAUAN PUSTAKA
Biji Chia
Chia (Salvia hispanica L) merupakan tanaman yang berasal dari Meksiko
dan Guatemala Utara. Tanaman ini termasuk ke dalam tumbuhan berbunga dan
menghasilkan biji-biji kecil yang disebut sebagai biji chia (chia seed). Biji chia ini
mulai digunakan sebagai makanan manusia sekitar 3500 SM dan mulai
dikonsumsi sebagai bahan pangan pokok antara 1500 dan 900 SM di Meksiko
Tengah. Kata "chia" merupakan adaptasi bahasa Spanyol dari bahasa asli suku
Aztec (bahasa Nahuatl), yaitu “Chian” atau “Chien” dalam bentuk jamak, yang
berarti "berminyak" (Craig 2004). Menurut Hentry et al. (1990), chia termasuk
dalam famili Lamiaceae dengan taksonomi sebagai berikut:
Kingdom
: Plantae
Subkingdom : Tracheobiont
Superdivision : Spermatophyta
Division
: Magnoloiphyt
Class
: Magnoliopsida
Subclass
: Asteridae
Order
: Lamiales
Family
: Lamiaceae
Genera
: Salvia
Species
: Hispanica
Chia merupakan tanaman yang mekar selama musim panas. Tanaman ini
memiliki batang berbentuk segi empat yang bergaris dan berbulu, dengan
ketinggian sekitar satu meter, memiliki daun dengan panjang 4-8cm dan lebar 35cm, serta bunganya bersifat hermaprodit (Ayerza dan Coates 2005). Gambar 1
menunjukkan bunga tanaman chia dan tanaman chia yang siap panen.

A

B

Gambar 1 Bunga Tanaman Chia (A), Tanaman Chia Siap Panen (B) (Ayerza dan
Coates 1999)
Chia umumnya ditanam di area pegunungan dan memiliki toleransi rendah
terhadap fenomena abiotik, misalnya lokasi yang membeku dan sedikit sinar
matahari. Tanaman ini masih dapat tumbuh pada daerah dengan kondisi

4

penyinaran matahari yang tidak terlalu banyak, pada tanah liat dan berpasir,
bahkan pada tanah gersang yang memiliki drainase yang baik tetapi tidak terlalu
basah. Tanaman ini juga semi toleran terhadap tanah asam dan kekeringan.
Biji chia berbentuk oval, halus, mengkilap, dan berwarna coklat, abu-abu,
putih dan gelap. Biji chia berbentuk kecil, oval dan datar dengan ukuran panjang
antara 2–2.5mm, lebar 1.2–1.5mm dan ketebalan 0.8–1mm (Hernandez 2012).
Rentang warnanya mulai dari coklat gelap, hitam, dan kadang-kadang abu-abu
atau putih (Gambar 2). Biji chia putih lebih besar dalam hal berat, lebar dan
tebalnya.

Gambar 2 Biji Chia dengan Beragam Warna (Hernandez 2012)
Karakteristik Biji dan Gum Chia di Dalam Air
Salah satu karakteristik fisik khas yang dimiliki biji chia adalah
kemampuannya dalam membentuk lapisan gel. Lapisan gel ini terbentuk setelah
biji terhidrasi dengan air. Pada saat kontak dengan air, bagian luar epidermis biji
pecah dan mengeluarkan filamen gum yang segera menyerap air dan membentuk
lapisan gel yang tampak seperti kapsul transparan.
Gambar 3a memperlihatkan penampakan biji chia. Pada saat biji chia
dihidrasi dengan air, kapsul transparan (gum) terbentuk di sekeliling biji chia
(Gambar 3b). Hal ini diduga bahwa gum terletak pada bagian luar selubung biji
atau testa yang juga disebut dengan sel mucilaginous (Windsor et al. 2000).
Gum ini berada di dalam sel epidermis testa. Segera setelah kontak dengan
air, lapisan luar epidermis terpecah sehingga mengeluarkan gum yang menutupi
permukaan biji (Gambar 3c). Testa mempunyai ketebalan 130.41 µm dan terdiri
dari 3 lapisan, yaitu (i) lapisan luar yang dibentuk oleh sel-sel berdinding tipis
persegi panjang dengan ukuran 4.20.26 µm yang merupakan tempat gum berada;
(ii) lapisan sklereid dengan sel-sel panjang dan tipis yang menyerupai serat; dan
(iii) lapisan dalam endokarp (Gambar 3d).
Setelah biji chia kontak dengan air, filamen kecil muncul pada permukaan
dan perlahan-lahan mulai meregang maksimal. Ketika biji chia terhidrasi
sempurna, filamen tersebut terbentuk penuh dan kemudian struktur columella
terbentuk merata pada sekeliling permukaan biji (Gambar 3e). Pada bagian dasar
columella, terdapat sekelompok kecil sel berbentuk bulat (spheres cell) dengan

5

diameter 11.6 ± 1.4 μmm yang akan mudah terlihat bila diwarnai dengan pewarna
safranin (Gambar 3f).
Pada saat biji chia terhidrasi dalam air, maka larutan kental akan terbentuk.
Hal yang sama terjadi bila hasil ekstrak gum dari biji chia dihidrasi dengan air.
Para peneliti percaya bahwa fenomena pembentukan gel ini dapat terjadi dalam
saluran pencernaan ketika makanan yang mengandung gum (serat) atau gum
dikonsumsi. Gel ini menghalangi enzim pencernaan untuk menghidrolisis
karbohidrat menjadi gula dan meningkatkan sensasi rasa kenyang (penuh) (Scheer
2001).
a

b

c

d

e

f

Gambar 3 Biji Chia dan Proses Hidrasinya dengan Air (Optical Images).
Keterangan: (3a) Biji chia; (3b) Biji chia setelah terhidrasi dan membentuk
kapsul transparan (gum); (3c) Sel luar epidermis memecah dan
mengeluarkan gum yang segera menutupi biji; (3d) Selubung biji (testa)
yang terdiri dari 3 lapisan, yaitu sel luar rectangular, dan lapisan sklereid (lc)
dan lapisan endokarp; (3e) Columella yang terdistribusi merata pada seluruh
permukaan testa; dan (3f) Sekelompok kecil sel bulat (spheres cell) yang
menempel pada dasar Columella (Hernandez 2012)

Menurut Hernandez (2012), setelah 2 jam hidrasi dengan air, berat total biji
menjadi konstan dan penyerapan air selesai. Hal ini dianggap waktu maksimum
untuk melakukan proses ekstraksi dan hidrasi biji chia. Optimasi proses ekstraksi
gum dari biji chia dicapai pada suhu mendekati 80°C dengan perbandingan biji
chia dan air sebesar 1:40 dengan hasil ekstraksi yang diperoleh sebanyak 7%. Bila
dibandingkan dengan gumnya, kapasitas penyerapan air oleh ekstrak gum bisa
mencapai 27 kalinya dibandingkan kapasitas biji chia utuhnya sendiri yang hanya
12 kalinya. Hidrasi untuk mendapatkan hasil ekstraksi optimal dicapai pada pH
mendekati 9 dengan konsentrasi garam rendah dan suhu mendekati 80°C.
Biji chia dalam air membentuk gum (gel) yang konstan setelah 2 jam. Bila
dibandingkan dengan biji selasih yang juga dapat membentuk kapsul gum, gel biji
selasih yang konstan terbentuk dua kali lebih cepat, yaitu setelah 1 jam (Zhouet
al. 2012). Perbedaan stabilitas gel ini mungkin disebabkan karena kandungan gum
pada biji chia dan biji selasih. Biji chia mengandung 5-6% gum sedangkan biji
selasih mengandung 2% gum (Fekri et al. 2008) sehingga mempengaruhi jumlah
air yang diserap oleh gum.

6

Gum dibagi menjadi beberapa kelompok menurut muatannya, yaitu gum
dengan muatan anionik, kationik dan tidak bermuatan. Menurut Hernandez
(2012), gum biji chia merupakan kelompok polisakarida anionik. Gum pada biji
chia mengandung gugus hidroksil dan gugus karbonil karboksilat. Dengan gugus
anionik tersebut, biji chia dapat dikembangkan pada pangan yang mengandung
protein tinggi, yang mampu mencegah pengendapan protein akibat titik
isoelektrik, yang disebabkan karena bergabungnya gugus karboksil pada gum biji
chia dengan gugus muatan positif dari protein.
Menurut Campos (2014), perilaku aliran gum biji chia merupakan tipe aliran
pseudoplastis (shear thinning), yang termasuk dalam salah satu fluida nonNewtonian. Suatu produk pangan cair dikategorikan memiliki sifat aliran
pseudoplastis apabila kekentalannya menurun seiring dengan peningkatan gaya
yang digunakan untuk mengalirkannya. Semakin besar gaya yang dikenakan,
maka aliran cairan semakin lancar atau semakin encer (thinning). Dengan kata
lain, nilai viskositasnya akan semakin menurun dengan semakin besarnya shear
stress. Sifat pseudoplastis ini juga dimiliki oleh hidrokoloid lain, seperti alginat
dan CMC.
Biji chia dan xanthan gum tidak dapat membentuk gel pada larutan namun
mampu meningkatkan viskositas larutan dengan konsentrasi yang rendah, yaitu
pada konsentrasi 0.1-1% yang didispersikan dalam air (Hernandez 2012).
Menurut Wang dan Cui (2005), nilai viskositas gum biji chia lebih tinggi
dibandingkan xanthan gum pada konsentrasi yang sama. Hal ini mengindikasikan
potensi yang baik dari biji chia untuk diaplikasikan di industri pangan.
Komposisi Biji Chia
Biji chia mengandung lemak yang cukup tinggi (30–40% dari berat biji), dan
hampir 60% dari lemak tersebut berupa asam α-linolenat (omega 3). Selain itu,
biji chia juga mengandung serat pangan (lebih dari 30% dari total berat). Biji chia
mengandung gum sebanyak 5–6% yang juga dapat berfungsi sebagai serat pangan
(Reyes et al. 2008).
Berbeda halnya dengan biji selasih yang sudah banyak diaplikasikan ke
dalam produk komersial minuman siap saji, saat ini pengembangan biji chia lebih
banyak ke dalam bentuk makanan. Salah satu kelebihan biji chia dibandingkan
dengan biji selasih adalah kandungan asam lemak omega 3 yang tinggi. Kelebihan
ini membuka peluang pengembangan biji chia di dalam produk minuman seperti
halnya biji selasih menjadi terbuka lebar. Perbandingan kandungan gizi biji chia
dengan biji selasih dapat dilihat pada Tabel 1.
Selain mengandung asam lemak esensial, biji chia juga dilaporkan
mengandung senyawa fenolik. Senyawa fenolik ini merupakan komponen bioaktif
yang berkontribusi pada manfaat kesehatan biji chia. Di antara komponen fenol
yang terdapat dalam biji chia adalah flavonol (mirisetin, kuersetin, kaempferol)
dan asam fenolat (asam kafeat) (Ali et al. 2012). Senyawa ini merupakan
antioksidan dengan aktivitas antioksidan yang tinggi (Fernandez et al. 2006).
Tabel 2 menunjukkan kandungan senyawa bioaktif biji chia yang mana
kandungan senyawa asam kafeat paling tinggi dibandingkan kandungan senyawa
bioaktif lainnya.

7

Tabel 1 Komposisi Gizi Biji Chia dan Biji Selasih Kering per 100 gram
Komponen
Unit
Biji Chia
Biji Selasih
Energi
Kkal
486
233
Protein
g
16.54
22.98
Total Lemak
g
30.74
4.07
Asam Lemak Omega 3
g
17.83
0
Karbohidrat
g
42.12
47.75
Serat Pangan
g
34.4
37.7
Vitamin C
mg
1.6
0.8
Thiamin
mg
0.62
0.08
Riboflavin
mg
0.17
1.20
Niacin
mg
8.83
4.90
Folat
µg
49
310
Kalsium
mg
631
2240
Kalium
mg
407
2630
Magnesium
mg
335
711
Fosfor
mg
860
274
Iron
mg
7.72
89.8
Sumber: USDA (2011)
Tabel 2 Komposisi Senyawa Bioaktif Biji Chia
Komponen Antioksidan
Jumlah (mol/kg biji)
Senyawa dari hasil tanpa hidrolisis
Asam kafeat
6.6 x 10-3
Asam klorogenat
7.1 x 10-3
Senyawa dari hasil hidrolisis
Mirisetin
Kuersetin
Kaempferol
Asam kafeat
Sumber: Ayerza dan Coates (2001)

3.1 x 10-3
0.2 x 10-3
1.1 x 10-3
13.5 x 10-3

Potensi Kesehatan Biji Chia
Kuersetin merupakan senyawa antioksidan kuat yang mampu mencegah
oksidasi lemak, protein dan DNA. Kemampuan antioksidan ini secara nyata lebih
efektif dibandingkan senyawa flavonoid lainnya. Asam kafeat dan asam
klorogenat yang terdapat pada biji chia dilaporkan dapat melindungi sel dari
radikal bebas dan menghambat peroksidasi lemak, dimana kemampuannya lebih
kuat dibandingkan vitamin C, asam ferulat dan vitamin E (Reyes et al. 2008).
Penelitian terhadap manusia memiliki hasil positif yang sama dengan hewan
percobaan. Konsumsi biji chia sebagai pangan suplemen dilaporkan dapat
menurunkan resiko penyakit kardiovaskuler, inflamasi, gangguan sistem syaraf
pusat, serta diabetes (Vuksan et al. 2007). Tabel 3 menyajikan manfaat kesehatan
biji chia yang sudah dibuktikan melalui penelitian klinis pada manusia.

8

Tabel 3 Hasil Uji Klinis Biji Chia pada Manusia
Durasi
12
minggu

Lingkup Trial
76 orang dengan
metode single
blinded (placebo
36 dan biji chia
39)

Formulasi
25g biji chia
dalam 250ml
dua kali
sehari

Hasil
Referensi
Meskipun hipotesis
Nieman et al.
Nieman et al.
(2009)
menyebutkan bahwa
kandungan ALA dapat
menurunkan berat badan
dan resiko penyakit
jantung serta obesitas,
namun hasil risetnya
melaporkan bahwa
peningkatan kadar ALA
pada plasma tidak
menyebabkan penurunan
berat badan dan faktor
penyebab resiko penyakit
secara signifikan.

7
minggu

10 wanita
postmenopouse

25g biji
chia/hari

Kandungan PUFA,
khususnya ALA dan
EPA, meningkat setelah
mengonsumsi biji chia.
Hasil yang sama juga
ditunjukkan pada hewan
percobaan ayam, tikus
dan kelinci

Jin et al.
(2010)

2 bulan

Percobaan acak
dengan diet
kontrol (500 kkal
selama 2 minggu),
67 orang dengan
metabolik sindrom
(placebo 35 dan
minuman 32)

Minuman
dengan 235
kkal yang
mengandung
protein
kedelai,
nopal, biji
chia dan oat

Penurunan berat badan,
kadar gula darah, dan
trigliserida

Martha et al.
(2012)

120
menit

Acak dengan
metode double
blinded pada 11
orang sehat

50g roti
dengan 0, 7,
15 atau 24g
biji chia

Penurunan kadar gula
darah setelah puasa
(postprandial glycemia)

Vuksan et al.
(2010)

Konsumsi biji chia ini sebelumnya telah dilakukan pada hewan dengan studi
banding menggunakan biji rami, rapeseed, dan biji chia sebagai pakan ayam.
Telur ayam yang diberi pakan dengan biji chia dibandingkan dengan ayam yang
diberi pakan biji rami atau rapeseed memiliki kandungan asam linolenat yang
lebih tinggi (Ali et al. 2012). Hasil penelitian yang dilakukan Ayerza dan Coates
(2007) mengenai dampak biji chia yang dikonsumsi terhadap plasma tikus
menunjukkan bahwa trigliserida serum dan low density lipoprotein (LDL) secara
nyata menurun sedangkan high density lipoprotein (HDL) dan asam lemak omega
3 poly unsaturated fatty acid (PUFA) meningkat. Hasilnya menunjukkan tidak
ada efek yang merugikan yang ditemukan pada serum IgE dan timus tikus.

9

Penelitian lain yang dilakukan oleh Ayerza dan Coates (2007) menunjukkan
bahwa hewan percobaan babi dan kelinci yang diberi ransum dari biji chia
memiliki peningkatan asam lemak PUFA pada lemak dagingnya, serta
peningkatan pada aroma dan rasa.
Saat ini, biji chia sudah mulai banyak dikembangkan pada produk pangan.
Biji chia digunakan sebagai campuran pada bahan pangan seperti campuran
tepung komposit dengan tepung jagung, bahan baku untuk produk kukis, chips,
roti, produk jeli maupun emulsi. Selain itu, bahan ini juga dikembangkan sebagai
produk suplemen kesehatan seperti minyak biji chia dan suplemenuntuk wanita
postmenopouse (Ali et al. 2012).

10

3

METODE PENELITIAN

Waktu dan Tempat Penelitian
Penelitian dilakukan pada bulan Oktober 2015 hingga Maret 2016 di
Laboratorium Rekayasa Proses Pengolahan Pangan Departemen Ilmu dan
Teknologi Pangan IPB, Laboratorium Pengujian Teknologi Mineral dan Batubara
(Tekmira), Laboratorium PT. XYZ, Ancol, Jakarta.
Bahan Penelitian
Biji chia yang digunakan berasal dari Bolivia, Amerika Selatan (Benexia®
Black Seeds, Functional Products Trending S.A., Santiago, Chile). Bahan lainnya
yang digunakan adalah gula rafinasi, pengatur pH (HCl dan NaOH 0.1N), reagen
Anthrone, garam KCl dan garam CaCl2
Alat Penelitian
Alat-alat yang digunakan adalah shaker waterbath, termometer, beaker
glass, gelas ukur, kain saring mesh 30, digital caliper, viscometer,
spektrofotometer, scanning electron microscope (SEM), neraca analitik
Rancangan Penelitian
Penelitian mengenai karakterisasi fisikokimia biji chia dirancang dengan
menggunakan pendekatan di dalam model minuman yang dibagi menjadi
beberapa tahap penelitian sebagai berikut (masing-masing tahap dilakukan dengan
dua kali ulangan):
Karakterisasi Kimia dan Fisik Biji Chia
Biji chia dilakukan analisis kimia dan fisik sebelum dilakukan perlakuan
proses. Karakterisasi kimia mencakup analisis proksimat yang terdiri dari kadar
air, kadar lemak, kadar protein, kadar abu dan kadar karbohidrat (AOAC 2004).
Karakterisasi fisik mencakup pengukuran dimensi, berat, densitas kamba biji chia
serta pengamatan fisik biji chia di bawah SEM.
Perlakuan Pengaruh Suhu dan Waktu Pemanasan Biji Chia Dalam Larutan
pada Rentang pH Tertentu
Sebanyak 1% (w/w) biji chia dalam larutan gula 10% (w/w) dengan pH 3, 5
dan 7 dipanaskan pada suhu 70oC dan 90oC selama 1 dan 2 jam di dalam shaker
waterbath sehingga selama pemanasan tetap dilakukan pengadukan. Pengamatan
karakteristik yang diukur adalah water absorption capacity (WAC), tebal kapsul
gum, dan viskositas nyata larutan biji chia. Perlakuan suhu dan waktu pemanasan
yang memberikan pengaruh besar terhadap karakteristik fisik biji chia selanjutnya
dipilih untuk melihat pengaruh variasi gula.
Perlakuan Pengaruh Konsentrasi Gula pada Rentang pH Tertentu
Sebanyak 1% (w/w) biji chia dalam variasi larutan gula (0, 5, 10 dan 15%
(w/w)) dengan pH 3, 5 dan 7 dipanaskan pada suhu dan waktu yang dipilih dari
penelitian tahap sebelumnya. Pengamatan karakteristik yang diukur adalah WAC,
tebal kapsul gum, dan viskositas nyata larutan biji.
Apabila hasil dari kedua pengaruh perlakuan di atas menunjukkan fenomena
dan kecenderungan yang sama pada rentang pH larutan maka dilakukan analisa

11

total gula untuk melihat pengaruh pH terhadap kaitannya dengan proses hidrolisis
gum chia pada rentang pH yang dipersempit. Sebanyak 1% (w/w) biji chia dalam
larutan dengan pH 3, 4, 5, 6 dan 7 dipanaskan pada suhu dan waktu yang dipilih
dari penelitian tahap sebelumnya. Biji chia yang sudah menyerap air disaring dan
kemudian dikeringkan di dalam oven pada suhu 50oC selama 10 jam. Analisa total
gula dilakukan pada larutan biji chia dan biji chia yang sudah dikeringkan.
Perlakuan Pengaruh Penambahan Garam Ionik Mono-Bivalen dan
Konsentrasi Biji Chia pada Rentang pH Tertentu
Sebanyak 1, 3 dan 5% (w/w) biji chia dalam larutan KCl 1% dan CaCl2 1%
dengan pH 3, 5 dan 7 dipanaskan pada suhu dan waktu yang dipilih dari penelitian
tahap sebelumnya. Pengamatan karakteristik yang diukur adalah WAC.
Metode Analisis
Analisis Sifat Fisik Biji Chia
Dimensi biji chia yaitu panjang, lebar dan tebal diukur dengan menggunakan
alat digital caliper sebanyak 30 butir. Berat biji chia diukur dengan cara
menimbang 1000 butir biji sehingga bisa diketahui berat biji per butirnya.
Densitas kamba dihitung dari berat biji chia pada volume 100ml di dalam gelas
ukur sehingga diperoleh berat biji per volume (g/ml). Pengamatan biji chia kering
dan biji chia yang sudah membentuk lapisan gel dilakukan dengan menggunakan
SEM pada akselerasi voltase 20 kV.
Analisis Daya Serap Air
Analisis daya serap air (WAC) dilakukan dengan metode Pourjavadi et al.
(2008) yang dimodifikasi. Biji chia dengan gum yang sudah menyerap air
(mengembang) disaring dengan menggunakan kain saring berukuran mesh 30
yang dibiarkan selama 20 menit. Nilai daya serap air ditentukan dari rasio antara
selisih berat biji chia setelah dan sebelum menyerap air dengan berat biji chia
sebelum menyerap air.
WAC =

g air
Berat biji chia dengan gum mengembang g − Berat biji chia g
=
g biji chia
Berat biji chia g

Pengukuran Tebal Kapsul Gum
Pengukuran tebal kapsul gum dilakukan dengan metode Kisgeci et al.
(2011) yang dimodifikasi. Biji chia yang belum dan sudah menyerap air diukur
panjangnya dengan menggunakan digital caliper. Biji chia yang diukur sebanyak
30 butir untuk setiap pengulangan perlakuan. Tebal kapsul gum dihitung dari
selisih panjang biji dengan gum yang sudah mengembang dan belum
mengembang.
Tebal Kapsul Gum (mm) =

Panjang biji dengan gum mengembang − Panjang biji awal
2

Analisis Viskositas Larutan Biji
Viskositas larutan diukur dengan metode Campos (2014). Pengukuran
dilakukan menggunakan viscometer dengan spindle 27 dan kecepatan 60 rpm
pada suhu 25oC. Waktu kesetimbangan pembacaan adalah 30 detik. Viskositas
yang dibaca adalah viskositas nyata (apparent).

12

Analisis Total Gula
Total gula dianalisis dengan metode Anthrone (Apriyantono et al. 1989).
Sampel dihidrolisis dengan asam sulfat pekat menghasilkan monosakarida yang
selanjutnya mengalami dehidrasi menjadi hidroksi metil furfural. Senyawa
furfural bereaksi dengan pereaksi Anthrone membentuk senyawa kompleks
berwarna biru kehijauan yang diukur absorbansinya pada panjang gelombang 630
nm.
Metode ini menggunakan pereaksi anthrone 0.1M dalam H2SO4 pekat.
Pertama-tama, sampel padatan dalam bentuk serbuk ditimbang seberat 1g dan
ditambahkan 10mL alkohol 80%. Untuk sampel cairan, sampel ditimbang 0.5g
dan ditambahkan 100mL air destilata dan CaCO3. Sampel (padatan maupun
cairan) kemudian disaring dan filtrat ditambahkan CaCO3 sampai pH netral dan
dipanaskan di waterbath dengan suhu 85oC selama 30 menit. Setelah alkoholnya
menguap, kemudian filtrat dimasukkan ke dalam labu ukur 250mL, ditambahkan
1.5–2.5mL larutan Pb asetat jenuh, ditepatkan sampai volume tanda tera dan
disaring. Filtrat yang didapat ditambah dengan 1.5g Natrium Oksalat untuk
kemudian disaring lagi. Filtrat akhir ini yang akan digunakan untuk direaksikan
dengan larutan anthrone. Sebanyak 5mL larutan sampel (filtrat) dimasukkan ke
dalam labu ukur 100mL dan diencerkan sampai tanda tera dengan air destilata.
Dimasukkan sebanyak 1mL sampel ke dalam tabung reaksi tertutup dan ditambah
dengan 5mL anthrone untuk dipanaskan dalam waterbath dengan suhu 100oC
selama 12 menit. Setelah dingin, larutan tersebut diukur absorbansinya dengan
spektrofotometer pada panjang gelombang 630 nm.
Kurva standar dibuat dari larutan glukosa standar 0,2 mg/mL, kemudian
dipipet sebanyak 0mL; 0.2mL; 0.4mL; 0.6mL; 0.8mL; 1.0mL. Masing-masing
ditambah dengan air destilata sampai 1mL, dan kemudian 5mL anthrone. Sampel
larutan standar tersebut dipanaskan dengan penangas air pada suhu 100oC selama
12 menit. Setelah dingin, larutan standar diukur absorbansinya dengan
spektrofotometer pada panjang gelombang 630 nm. Setelah itu dibuat kurva
standar konsentrasi gula versus absorbansi. Kadar gula total sampel dihitung
sebagai persentase gula terhadap berat biji chia.
Total Gula (%)=

Konsentrasi gula dari kurva standar x Faktor pengenceran
x 100
Berat sampel

Analisis Data
Data hasil penelitian diolah dan dianalisis dengan menggunakan program
Microsoft Office Excel 2007. Hasil pengolahan data disajikan dalam kurva garis
yang dilengkapi dengan eror bar untuk melihat kecenderungan serta signifikansi
perbedaan dari setiap pengaruh perlakuan yang diberikan.

13

4

HASIL DAN PEMBAHASAN

Karakteristik Kimia dan Fisik Biji Chia
Hasil analisis proksimat dan pengukuran fisik biji chia dapat dilihat pada
Tabel 4. Hasil proksimat memberikan kadar yang serupa dengan yang dilaporkan
Coelho dan Mellado (2014). Kandungan lemak dan protein pada biji chia cukup
tinggi yang totalnya menyumbang setengah dari kandungan gizi biji. Bahkan
menurut Reyes et al. (2008), hampir 60% dari total lemaknya adalah asam
α-linolenat (omega 3). Dengan kandungan protein dan lemak yang tinggi, peluang
ekstraksi minyak untuk produksi kapsul kaya akan omega 3 dan protein
konsentrat menjadi lebih terbuka (Coelho dan Mellado 2014).
Hasil pengukuran dimensi, berat serta densitas kamba biji chia juga dapat
dilihat pada Tabel 4. Volume ukuran biji chia tidak lebih dari 2mm3. Dengan
potensi kandungan gizinya yang tinggi, biji chia walaupun dengan ukuran yang
kecil memiliki potensi untuk dikembangkan sebagai pangan fungsional.
Tabel 4 Hasil Analisa Proksimat dan Pengukuran Fisik Biji Chia
Komponen
Unit
Hasil
Referensi
Proksimata
Lemak
% bk
32.9 ± 0.12
34.4 ± 0.35
Protein
% bk
20.1 ± 0.37
19.6 ± 1.72
Abu
% bk
5.0 ± 0.07
4.6 ± 0.04
Karbohidrat
% bk
42.0 ± 0.42
41.4 ± 0.94
Air
% bb
7.5 ± 0.25
6.2 ± 0.52
Fisikb
Panjang
mm
1.81 ± 0.07
1.84 ± 0.11
Lebar
mm
1.10 ± 0.07
1.20 ± 0.08
Tebal
mm
0.84 ± 0.06
0.88 ± 0.06
Densitas Kamba
g/ml
0.73 ± 0.00
0.72 ± 0.03
Berat 1000 Butir
g
1.44 ± 0.00
1.11 ± 0.00
a
Coelho dan Mellado (2014)
b
Hernandez (2012)
Pengamatan dengan SEM (Scanning Electron Microscope) pada perbesaran
80x, permukaan biji chia yang sudah terhidrasi dan membentuk lapisan gel dari
tampak depan seperti lapisan kulit yang mengelupas, sedangkan dari tampak
samping terlihat seperti filamen yang meregang dari permukaan biji (Gambar 4b).
Lapisan kulit yang tampak mengelupas pada tampak depan itu sebenarnya adalah
filamen gum biji. Menurut Hernandez (2012), pada saat biji chia terhidrasi,
lapisan epidermis biji akan pecah dan mengeluarkan filamen gum. Filamen gum
ini akan meregang dan menyerap air sampai kondisi filamen mencapai
maksimalnya. Pada Gambar 4a dengan menggunakan perbesaran yang sama, pada
biji yang masih kering dan belum terhidrasi, filamen gum masih berada di dalam
lapisan epidermis testa biji dengan kondisi permukaan biji yang terlihat masih
rata.

14

Pada perbesaran 200x, semua permukaan biji yang terhidrasi
memperlihatkan struktur heksagonal dan filamen gum yang tampak lebih jelas
(Gambar 4d). Struktur heksagonal tersebut merupakan penampakan dari
columella pada lapisan epidermis biji (Hernandez 2012). Pada permukaan biji
yang kering, struktur heksagonal tidak tampak terlihat (Gambar 4c). Dengan
menggunakan perbesaran yang lebih tinggi lagi (1000x), struktur heksagonal
sebenarnya terlihat pada permukaan biji kering namun masih tertutup oleh lapisan
sel luar epidermis (Gambar 4e) . Pada biji yang sudah terhidrasi, stuktur
heksagonaltampak lebih jelas lagi dan begitu juga dengan filamen gumnya
(Gambar 4f).
a

b

c

d

e

f

Gambar 4 Biji Chia Kering dan Terhidrasi dengan Pengamatan SEM: (a)
Biji
Kering pada Perbesaran 80x; (b) Biji Terhidrasi pada Perbesaran
80x; (c) Biji Kering pada Perbesaran 200x; (d) Biji Terhidrasi
pada
Perbesaran 200x; (e) Biji Kering pada Perbesaran 1000x; (f) Biji
Terhidrasi pada Perbesaran 1000x

15

Pengaruh Suhu dan Waktu Pemanasan terhadap
Karakteristik Biji Chia
Perlakuan pemanasan dan perbedaan kondisi pH larutan diduga memberikan
pengaruh terhadap karakteristik fisik biji chia, khususnya filamen gum. Pada
penelitian tahap ini, digunakan larutan gula 10% sebagai faktor yang konstan
karena pada dasarnya produk minuman, khususnya minuman berperisa, diberikan
batasan minimal 7% (BPOM 2015). Kombinasi suhu dan waktu pemanasan yang
digunakan adalah 70 dan 900C selama 1 dan 2 jam dengan mempertimbangkan
aplikasi produk minuman berbasis biji chia ini selama proses produksi dengan
sistem batch pasteurization di mixing dalam tangki untuk memaksimalkan
pembentukan lapisan gel (kapsul gum) biji chia. Selain itu, pembentukan kapsul
gum di dalam air menurut Hernandez (2012)akan terbentuk konstan setelah 2 jam.
Konsentrasi biji chia yang digunakan sebanyak 1%. Pertimbangan penggunaan
konsentrasi ini adalah untuk memberikan ruang yang besar pada biji dalam
menyerap air dengan pengaruh suhu dan waktu pemanasan yang sudah
ditentukan.
Hasil penelitian terhadap biji chia pada perlakuan suhu pemanasan (70 dan
o
90 C) dengan waktu pemanasan (1 dan 2 jam) dalam larutan gula 10% dengan pH
(3, 5 dan 7) memberikan rentang nilai WAC sebesar 12.2-24.7g air/g biji chia,
tebal kapsul gum 0.4-1.6mm dan viskositas nyata larutan 2.6-13.0cps (spindle 27
dengan kecepatan 60rpm) (Gambar 5a-5c). Nilai WAC biji chia tersebut lebih
kecil jika dibandingkan dengan nilai WAC gum chia yang sudah diekstraksi dari
bijinya seperti yang dilaporkan Hernandez (2012). Gum yang diekstrak dari
bijinya sehingga sudah terlepas dari sel epidermis testa biji memiliki luas
permukaan yang besar dibandingkan gum yang masih menempel pada sel
epidermis testa biji. Hal ini menjadikan gum hasil ekstraksi lebih banyak
menyerap air dibandingkan gum yang masih menempel pada bijinya. Menurut
Hernandez (2012), gum yang sudah terpisah ini dapat menyerap 2.7 g air dari
100mg gum atau 27 kali beratnya sendiri.
Hasil penelitian menunjukkan bahwa semakin tinggi pH larutan pada suhu
700C dan 900C selama 1 dan 2 jam pemanasan maka kapasitas penyerapan air
oleh gum biji chia semakin besar, kapsul gum semakin tebal dan viskositas nyata
larutan semakin meningkat (Gambar 5a-5c). Kapasitas penyerapan air oleh gum
biji chia diukur sebagai daya serap air (WAC), sebagai berat air yang diserap per
berat biji chia. Fenomena penyerapan air oleh biji chia, khususnya filamen gum,
diduga karena gum biji chia merupakan polisakarida anionik dengan gugus
fungsional berupa hidroksil dan karboksilat (Hernandez 2012). Gugus karboksilat
merupakan gugus polar sehingga berperan dalam pembentukan ikatan hidrogen
dengan air. Polaritas gugus tersebut disebabkan karena adanya gugus hidroksil
dan gugus karbonil (DeRuiter 2005). Hal ini didukung juga oleh Reyes et al.
(2008), yang menyatakan bahwa gum biji chia merupakan serat pangan larut air,
yang mana serat pada dasarnya dapat mengembang dan membentuk gel ketika
kontak dengan air serta membe-rikan larutan yang kental.
Penyerapan air oleh filamen gum biji diduga terkait dengan fenomena
peregangan filamen gum, semakin meregangnya filamen, air yang diserap
semakin banyak. Peregangan filamen gum ini diukur melalui tebal kapsul gum
yang terbentuk. Semakin tebal kapsul gum semakin menunjukkan banyaknya air
yang diserap.

WAC (g air/g biji)

16

26
24
22
20
18
16
14
12
10

(a)
70C, 1h
70C, 2h
90C, 1h
90C, 2h

Viskositas Larutan (cp)

3

14

5
pH Larutan

7

(b)

12
10
70C, 1h
70C, 2h
90C, 1h
90C, 2h

8
6
4
2
3

5

7

Tebal Gel (mm)

pH Larutan
1,8
1,6
1,4
1,2
1,0
0,8
0,6
0,4
0,2

(c)

70C, 1h
70C, 2h
90C, 1h
90C, 2h
3

5

7

pH Larutan

Gambar 5 Pengaruh Suhu dan Waktu Pemanasan terhadap Karakteristik Biji
Chia pada Berbagai pH Larutan (Konsentrasi Gula 10%): (a) Daya
Serap Air (WAC); (b) Viskositas Nyata Larutan (Spindle 27 dengan
Kecepatan 60rpm); dan (c) Tebal Gel (Kapsul Gum)

Peningkatan ketebalan kapsul gum dan WAC biji chia menyebabkan
peningkatan viskositas larutan. Semakin tebal kapsul gum yang ditandai dengan
kapsul yang semakin berat, ukuran partikel semakin besar dan menyebabkan
gesekan dalam larutan meningkat akibat kapsul gum yang menahan aliran fluida.
Hal ini serupa dengan yang dilaporkan Mangesana et al. (2008) pada media
suspensi bahwa viskositas nyata (apparent viscosity) meningkat seiring dengan
peningkatan konsentrasi dan ukuran partikel solid pada laju geser (shear rates)

17

yang berbeda. Peningkatan viskositas tersebut terkait dengan interaksi antar
partikel-partikel dan meningkatnya efek inersial.
Pada Gambar 5a-5c, terlihat bahwa suhu pemanasan menunjukkan adanya
perbedaan dan pengaruh terhadap karakteristik WAC, viskositas larutan dan tebal
gel (kapsul gum) pada pH 3, sedangkan pada pH 5 dan pH 7 kedua suhu tidak
menunjukkan perbedaan. Semua nilai karakteristik pada suhu 900C (pH 3) lebih
tinggi dibandingkan pada suhu 700C yang menunjukkan adanya fenomena
tertentu.
Fenomena ini diduga karena suhu dapat meningkatkan energi kinetik
molekul. Energi kinetik ini dapat melemahkan ikatan hidrogen intra dan
intermolekul sehingga molekul bergerak bebas (gaya brownian). Ikatan hidrogen
intra dan intermolekul gugus fungsional banyak ditemukan pada senyawa
polisakarida yang memberikan karakteristik fisik tertentu (Kurita 2006).
Pergerakan bebas akibat kenaikan energi kinetik ini memberikan peluang lebih
besar terbentuknya ikatan hidrogen antara gugus fungsional gum dengan air.
Menurut Sciarini (2009), ikatan hidrogen dalam polisakarida terpecah
karena adanya kenaikan suhu dalam larutan sehingga gugus hidroksil pada
polisakarida berikatan dengan air yang menyebabkan peningkatan kelarutannya
dalam air. Pada penelitian biji chia ini, pergerakan bebas diduga ditandai dari
filamen gum yang semakin meregang dari sel epidermis testa biji. Namun pada
hasil penelitian ini, pH 5 dan 7 menunjukkan semua karakteristik yang sama pada
kedua suhu pemanasan sehingga mengindikasikan pengaruh suhu karena
meningkatnya energi kinetik molekul gum hanya terlihat pada pH 3 saja.
Waktu pemanasan 1 dan 2 jam tidak menunjukkan perbedaan (Gambar 5a5c) dilihat dari garis kurva yang saling berhimpitan satu sama lain pada ketiga
karakteristik yang diamati, kecuali terlihat sedikit memberikan pengaruh pada pH
5 dan pH 7 saja. Hal ini dapat mengindikasikan bahwa peregangan filamen gum
lebih dipengaruhi oleh adanya pH dan kenaikan suhu pemanasan. Tidak adanya
perbedaan karakteristik biji chia yang besar pada waktu pemanasan antara 1 dan 2
jam tersebut memberikan keuntungan secara finansial dihitung dari waktu proses
dan energi panas untuk proses hidrasi dan pengembangan gel biji chia pada skala
lebih besar.
Pada tahap penelitian selanjutnya, waktu pemanasan yang digunakan adalah
1 jam dengan suhu pemanasan700C. Pertimbangan menggunakan suhu 700C
adalah karena pada suhu tersebut semua nilai karakteristiknya paling re