Optimasi Formula Pasta Ubi Jalar Ungu Dengan Mixture Design Dan Penentuan Umur Simpannya.
OPTIMASI FORMULA PASTA UBI JALAR UNGU
DENGAN MIXTURE DESIGN DAN PENENTUAN UMUR
SIMPANNYA
IRA MULYAWANTI
SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2015
PERNYATAAN MENGENAI TESIS DAN
SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA*
Dengan ini saya menyatakan bahwa tesis berjudul Optimasi Formula Pasta
Ubi Jalar Ungu dengan Mixture Design dan Penentuan Umur Simpannya 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 di kutip 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, Agustus 2015
Ira Mulyawanti
NRP F251120291
RINGKASAN
IRA MULYAWANTI. Optimasi Formula Pasta Ubi Jalar Ungu dengan Mixture
Design dan Penentuan Umur Simpannya. Dibimbing oleh SEDARNAWATI YASNI
dan SLAMET BUDIJANTO.
Ubi jalar ungu merupakan salah satu sumber karbohidrat lokal di Indonesia,
yang memiliki nilai fungsional karena kandungan antosianinnya relatif tinggi.
Penelitian sebelumnya berhasil mengembangkan produk kukis ubi jalar ungu dengan
penerimaan yang baik. Pengembangan lanjut produk ubi jalar sebagai alternatif
pangan pokok masih diteliti. Produk pasta berbahan dasar puree ubi jalar ungu
merupakan satu alternatif yang memungkinkan. Pengolahan puree ubi jalar ungu
menjadi produk pasta dapat dipilih karena teknologi dan peralatan yang
dipergunakan cukup sederhana dan mudah diterapkan di masyarakat. Kendala pada
pengolahan produk pasta dengan puree ubi jalar ungu adalah tidak memiliki
kandungan gluten, sehingga perlu formulasi dan rekayasa proses untuk
pembuatannya.
Tujuan penelitian ini adalah untuk mendapatkan formula terbaik produk pasta
berbahan dasar puree ubi jalar ungu menggunakan mixture design berdasarkan
karakteristik fisikokimia dan fungsionalnya, serta pengujian umur simpan produk
pasta ubi jalar ungu dengan parameter degradasi antosianin menggunakan model
Arrhenius.
Hasil penelitian menunjukkan bahwa formula optimum pasta ubi jalar ungu
adalah 45,25% puree ubi jalar ungu dan tepung kacang hijau 51,75%. Pada
komposisi tersebut dihasilkan pasta ubi jalar ungu dengan karakteristik yaitu
kekenyalan 2,29 mm, cohesiveness 0,38, kehilangan karena pemasakan 17,62%,
warna 333,48, IC50 20,59%, dan kandungan antosianin 42,42 mg/L. Dari segi
mikroskopik, pasta ubi jalar ungu matang dengan komposisi puree ubi jalar ungu di
bawah 50% sudah menunjukkan tekstur yang kompak. Penyimpanan pasta ubi jalar
ungu menggunakan model Arrhenius menunjukkan bahwa kinetika degradasi
antosianin selama penyimpan mengikuti ordo satu dengan waktu paruh 32,85 hari
pada suhu 50⁰C, 60,80 hari pada suhu 40⁰C, dan 119,51 hari pada suhu 30⁰C. Energi
aktivasi yang diperlukan untuk degradasi antosianin pada setiap kenaikan suhu
sebesar 10⁰C adalah sebesar 52,60 Kj.
Secara in vitro, pasta ubi jalar ungu memiliki daya cerna pati 61,26±6,06%.
Selain itu, berdasarkan ketahanan terhadap kondisi di lambung dan usus,
bioaksesibilitas antosianin lebih baik dalam kondisi sistem pencernaan di fraksi
lambung (Post Gastric/PG) dibandingkan dengan di fraksi usus (IN), dan membaik
setelah melewati sistem pencernaan di usus (OUT/pada kolon).
Kata kunci : ubi jalar ungu, pasta, mixture design, antosianin
SUMMARY
IRA MULYAWANTI. Formulation Optimization of Purple Sweet Potato Pasta with
Mixture Design and Determination of Self Life. Supervised by SEDARNAWATI
YASNI and SLAMET BUDIJANTO.
Purple sweet potato is one locally carbohydrate source in Indonesia, which
has functional value due to the relatively high content of anthocyanin. Previous
research has developed purple sweet potato cookies product with good reception.
Further development of sweet potato products as an alternative staple food is still
being researched. Pasta products made from purple sweet potato puree was one
possible alternative. Processing purple sweet potatoes puree into pasta product can be
choosed because of a simple technology and equipment, and expected to be more
easily applied.
The purpose of this study was to obtain the best formula pasta products made
from purple sweet potato puree using mixture design based on the physicochemical
and functional characteristics, self life testing of purple sweet potato pasta product
with anthocyanin degradation parameters of the Arrhenius model.
The results showed that the optimal formula was mixture of 45,25% purple
sweet potato puree and 51,75% mung bean flour. The characteristics of the chosen
formula were springiness of 2,29 mm, 0,38 cohesiveness, cooking loss 17,62%,
333,48 ⁰Hue, IC50 20,59%, and 42,42 mg/L anthocyanin content. Microscopic
structure showed that cooked pasta with purple sweet potato puree composition
below 50% in the formula had a solid texture appearance. Storaging purple sweet
potato pasta product using the Arrhenius models indicate that the anthocyanin
degradation followed first-order reaction kinetics during storage, with half life of
32,85days at temperature of 50⁰C, 60,80 days at temperature of 40⁰C, and 119,51
days at temperature of 30⁰C. The activation energy required for the degradation of
anthocyanin at any temperature rise of 10⁰C was 52,60 Kj.
In vitro starch digestibility of pasta purple sweet potato was 61,26 ± 6,06
%. Moreover, based on the resistance to the conditions in the stomach and intestines,
bioaccessibility anthocyanin better in the stomach fraction condition (Post
Gastric/PG) compared with intestine fraction (IN), and improved after passing
through the digestive system in the intestine ( OUT / in the colon ) .
Key words : purple sweet potato, pasta, mixture design, anthocyanin
©Hak Cipta Milik IPB, Tahun 2015
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
OPTIMASI FORMULA PASTA UBI JALAR UNGU DENGAN
MIXTURE DESIGN DAN PENENTUAN UMUR SIMPANNYA
IRA MULYAWANTI
Tesis
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Magister Sains
pada
Mayor Ilmu Pangan
SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2015
Penguji Luar Komisi pada Ujian Tesis: Dr Nugraha Edhi Suyatma, STP, DEA
PRAKATA
Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah SWT, atas segala rahmat dan
hidayah dari-Nya sehingga tesis ini berhasil diselesaikan. Tema yang dipilih dalam
penelitian yang dilaksanakan sejak bulan Pebruari 2014 hingga Desember 2014 ini
adalah pangan fungsional berbasis ubi jalar ungu, dengan judul Optimasi Formula
Pasta Ubi Jalar Ungu dengan Mixture Design dan Penentuan Umur Simpannya serta
Sifat Fungsionalnya.
Terima kasih penulis sampaikan kepada Ibu Prof Dr Ir Sedarnawati Yasni,
MAgr dan Bapak Prof Dr Slamet Budijanto, MAgr selaku komisi pembimbing atas
dukungan, arahan, waktu yang telah diberikan, dan kesabaran membantu penulis
dalam penelitian dan menyelesaikan penulisan tesis. Penulis juga mengucapkan
terima kasih kepada Bapak Dr Nugraha Edhi Suyatma, STP, DEA yang telah
bersedia menjadi penguji luar pada ujian tesis dan memberikan saran-saran untuk
perbaikan tesis.
Penghargaan dan terima kasih penulis sampaikan kepada Badan Litbang
Pertanian yang telah memberi beasiswa belajar, Bapak Ir Rudy Tjahyohutomo, MT
selaku kepala balai, Bapak dan Ibu Peneliti di Balai Besar Litbang Pascapanen
Pertanian, yang tidak dapat disebut satu per satu yang telah memberikan dorongan
moril selama penulis melaksanakan tugas belajar. Ucapan terima kasih ditujukan
pula kepada laboran dan teknisi di Balai Besar Penelitian dan Pengembangan
Pascapanen Pertanian: Ibu Dini, Citra, Mas Triyono, Ibu Pia, dan Mas Idris yang
telah membantu selama proses penelitian. Penulis juga mengucapkan terima kasih
kepada teknisi dan laboran di Technopark dan Seafast Center IPB.
Terima kasih tak terhingga kepada Mama (alm.) tercinta yang semasa
hidupnya senantiasa mencurahkan kasih sayang dan mendoakan penulis. Mama
selalu menjadi motivator penulis. Semoga Mama mendapatkan tempat terbaik disisiNya. Bapak, mertua, suami, dan anak-anakku tercinta yang senantiasa mencurahkan
kasih sayang, doa, motivasi, serta memberikan pengertian atas hilangnya waktu
kebersamaan. Kepada adik-adikku tersayang, terima kasih atas kasih sayang dan
doanya.
Ungkapan terima kasih ditujukan pula kepada teman-teman IPN 2012, Mbak
Ino, Mbak Nur, Mbak Yati, Sari, Tuti, Mas Yandi, Mas Novan, dan yang lainnya
yang tidak dapat disebut satu per satu yang bersedia membantu dan berbagi suka dan
duka selama kuliah dan penelitian.
Semoga hasil penelitian ini bermanfaat bagi pengembangan ilmu dan
pengetahuan di bidang ilmu pangan dan bidang terkait lainnya.
Bogor, Agustus 2015
Ira Mulyawanti
DAFTAR ISI
DAFTAR TABEL
x
DAFTAR GAMBAR
xi
DAFTAR LAMPIRAN
xii
1 PENDAHULUAN
1
Latar Belakang
1
Perumusan Masalah
2
Hipotesis
3
Tujuan Penelitian
3
Manfaat Penelitian
3
Ruang Lingkup Penelitian
3
2 TINJAUAN PUSTAKA
Ubi Jalar Ungu
Antosianin pada Ubi Jalar Ungu
Pengolahan Pasta
Umur Simpan
4
4
4
6
7
3 METODE PENELITIAN
8
Waktu dan Tempat Penelitian
8
Bahan dan Alat
8
Metode Penelitian
8
4 HASIL DAN PEMBAHASAN
A. Persiapan Bahan Baku
11
B. Produksi Produk Pasta dan Karakterisasi Produk Pasta Terpilih
Penentuan Batas Atas dan Bawah Puree Ubi Jalar Ungu dan
Tepung Kacang Hijau dalam Formula
Mixture Design
Analisis Respon
Optimasi Formula
Verifikasi Formula Optimum
12
12
C. Struktur Mikroskopik Pasta
23
12
15
21
22
D. Kandungan Antosianin Selama Proses Produksi Pasta Ubi Jalar Ungu 24
E. Pengujian Umur Simpan
28
F. Pengujian Nilai Fungsional secara In Vitro
32
SIMPULAN
35
SARAN
35
DAFTAR PUSTAKA
36
LAMPIRAN
33
DAFTAR TABEL
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
Komposisi fisiko-kimia dua varietas ubi jalar ungu
4
Komposisi utama antosianin pada ubi jalar ungu
5
Karakteristik bahan baku pasta ubi jalar ungu
11
Karakteristik pasta ubi jalar ungu
12
Rancangan formulasi pasta ubi jalar ungu dengan Program Design Expert
7.0 dengan beberapa responnya
13
Hasil analisis respon optimasi formula pasta ubi jalar ungu
14
Kriteria optimasi formula pasta ubi jalar ungu
21
Prediksi dan hasil verifikasi nilai respon formula optimum hasil optimasi 22
Perubahan kandungan antosianin pada tahapan proses pengolahan pasta
ubi jalar ungu
26
Perubahan warna pada tahapan proses pengolahan pasta ubi jalar ungu
27
Parameter degradasi antosianin pasta ubi jalar ungu mentah selama
penyimpanan pada suhu 30, 40, dan 50⁰C.
30
Parameter perubahan warna pasta ubi jalar ungu mentah selama
penyimpanan pada suhu 30, 40, dan 50⁰C.
32
Daya cerna pati pasta ubi jalar ungu dan pasta komersial
32
Kandungan total monomerik antosianin ekstrak pasta ubi jalar ungu
sebelum dan setelah pencernaan fraksi lambung dan usus secara in vitro 33
DAFTAR GAMBAR
1 Struktur antosianin ubi jalar ungu
5
2 Pasta ubi jalar ungu mentah pada berbagai rasio puree ubi jalar dengan
tepung kacang hijau: 1) 45,04: 51,96; 2)57,48:39,52; 3)60,00:37,00; 4)60,00:37,00;
5)42,52:54,48;
6)52,44:44,56;
7)50,00:47,00;
8)54,96:42,04;
10)60,00:37,00; 11)40,00:57,00; 12)40,00:57,00; 13)50,00:47,00.
3
4
5
6
7
8
9)40,00:57,00;
14
15
16
17
18
19
Grafik kenormalan (a) dan respon kekenyalan (b) pasta ubi jalar ungu
Grafik kenormalan (a) dan respon cohesiveness (b) pasta ubi jalar ungu
Grafik kenormalan (a) dan respon warna (b) produk pasta ubi jalar ungu
Grafik kenormalan (a) dan respon KKP (b) pasta ubi jalar ungu
Grafik kenormalan (a) dan IC50 (b) produk pasta ubi jalar ungu
Grafik kenormalan (a) dan respon kandungan antosianin (b) pasta ubi jalar
ungu
20
9 Grafik desirability pada optimasi formulasi pasta ubi jalar ungu
22
10 Struktur mikroskopik pasta ubi jalar ungu matang dengan menggunakan
SEM pada perbesaran 500 kali dan 2500 kali dengan komposisi a) 60%; b)
57,48%; c) pasta 54,96%; d) 52,44%; e) 50%; f) 45,04%; g) 42,52%; h)
40%; tanda panah p) granula pati
24
11 Skema degradasi antosianin dan pembentukan warna coklat secara
enzimatis oleh enzim polifenol oksidase dan peroksidase POD:
peroksidase; PPO: polifenol oksidase (Oren-Samir, 2009)
12 Ekstrak ubi jalar ungu segar (a); ekstrak ubi ungu kukus (b)
13 Warna ubi jalar ungu pada setiap tahap proses pengolahannya menjadi
pasta ubi jalar ungu
14 Perubahan kandungan antosianin selama penyimpanan
15 Hubungan antara ln k dengan 1/T dalam persamaan Arrhenius untuk ordo
0 (a) dan ordo 1 (b)
16 Perubahan nilai Hue (⁰H) pasta ubi jalar ungu pada berbagai suhu
penyimpanan
17 Perubahan nilai kecerahan (L) pasta ubi jalar ungu pada berbagai suhu
penyimpanan
18 Perubahan warna larutan pada fraksi simulasi sistem pencernaan lambung
dan usus: a) Ekstrak antosianin; b)Post Gastrik (PG); c) IN (setelah
ditambahkan larutan simulasi sistem pencernaan di usus); d) OUT (setelah
diasamkan)
25
26
28
29
30
31
31
34
DAFTAR LAMPIRAN
1 Prosedur analisis
2 Hasil analisis ANOVA dan persamaan polinomial
a. Respon kekenyalan
b. Respon warna
c. Respon cohesiveness
d. Respon KKP
e. Respon IC50
f. Respon antosianin
3 Proses pengolahan puree dan pasta ubi jalar ungu
39
42
42
43
43
44
44
45
46
1
1
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Sampai saat ini ketergantungan masyarakat Indonesia terhadap beras dan terigu
masih sangat tinggi. Sebanyak 60% dari total kalori yang dikonsumsi oleh
masyarakat Indonesia masih dipenuhi dari konsumsi beras (Purwono dan Purwati
(2008). Kondisi tersebut kurang menguntungkan karena dapat mempengaruhi
stabilitas ketahanan pangan nasional. Upaya mengurangi ketergantungan terhadap
beras dan terigu dapat dilakukan melalui diversifikasi pangan dengan memanfaatkan
sumber karbohidrat lokal, seperti umbi-umbian. Konsumsi umbi-umbian tidak hanya
dapat mengatasi permasalahan impor beras dan terigu, tetapi juga dapat memenuhi
kebutuhan zat gizi masyarakat dan memiliki nilai fungsional yang bermanfaat untuk
menjaga kesehatan. Hasil-hasil penelitian yang ada menunjukkan bahwa umbiumbian dapat bersifat sebagai imunomodulator dan dapat mengurangi resiko
terjadinya penyakit degeneratif, seperti kardiovaskuler, aterosklerosis, dan kanker.
Ubi jalar ungu memiliki nilai fungsional, karena mengandung antosianin cukup
tinggi. Antosianin merupakan senyawa polifenol yang memilki kapasitas antioksidan
dengan cara menangkap radikal bebas (Mazza, 2007). Beberapa penelitian
menjelaskan bahwa antosianin memiliki keuntungan fisiologi sebagai antioksidan,
antiinflamasi, relaksasi pembuluh darah, dan sebagai senyawa yang dapat
menstabilkan dinding pembuluh darah kapiler. Penelitian Yasni et al. (2009)
melaporkan bahwa kandungan rata-rata antosianin di dalam puree ubi jalar ungu
kukus sebesar 480,45 mg/L, dengan intensitas warna ungu yang paling dominan dan
kapasitas antioksidan sebesar 3160,56 ppm AAE. Kandungan antosianin tersebut
cukup tinggi dibandingkan dengan beberapa kandungan antosianin dalam jus buahbuahan, seperti jus buah stroberi, anggur dan kulit plum, dengan kandungan
antosianinnya masing-masing adalah 6, 2, dan 64 mg/L (Hernandez-Herrero and
Frutos, 2014). Namun demikian, proses pengolahan menjadi produk tertentu dapat
menyebabkan terjadinya perubahan komponen bioaktif dan sifat fungsionalnya,
sehingga manfaatnya bagi kesehatan menjadi berkurang atau bahkan hilang. Oleh
karena itu pengolahan bahan pangan sebaiknya dilakukan dengan teknologi minimal
(minimally technology) agar rusaknya komponen bioaktif yang bermanfaat bagi
kesehatan dapat dicegah.
Diversifikasi produk olahan berbahan dasar ubi jalar ungu sudah banyak
diteliti, diantaranya adalah pengolahan produk cookies. Secara in vivo, cookies
berbahan dasar ubi jalar dalam bentuk puree ataupun pati memiliki kecenderungan
untuk menjaga atau menurunkan kadar glukosa serum darah, dan menurunkan kadar
kolesterol serum darah pada tikus diabetes (Yasni et al. 2010). Namun demikian,
persepsi masyarakat terhadap produk cookies masih sebatas makanan camilan, bukan
makanan pokok. Berkaitan dengan hal tersebut, pengembangan produk pasta
berbahan dasar puree ubi jalar ungu perlu dilakukan untuk pangan pokok alternatif
yang memiliki nilai fungsional. Pengolahan puree ubi jalar ungu menjadi produk
pasta dapat dipilih karena teknologi dan peralatan yang dipergunakan cukup
sederhana dan diharapkan dapat lebih mudah diterapkan di masyarakat serta mampu
mempertahankan nilai fungsional ubi jalar ungu, yaitu memiliki kandungan
antosianin dan kapasitas antioksidan yang baik. Sampai saat ini kesadaran untuk
mengkonsumsi makanan yang memiliki fungsi bagi kesehatan masih terbatas pada
2
level konsumen menengah ke atas, sehingga pengembangan produk pasta dari segi
pasar dapat diterima oleh konsumen level menengah ke atas.
Kendala pada pengolahan produk pasta dengan puree ubi jalar ungu adalah
tidak memiliki kandungan gluten, sehingga penambahan tepung ubi jalar pada
formula pasta hanya sebagai ingredien minor. Untuk mengatasi masalah tersebut,
perlu dilakukan penelitian pengolahan puree ubi jalar ungu menjadi produk pasta
dengan penambahan sumber protein agar kandungan proteinnya meningkat dan
menghasilkan produk pasta bebas gluten. Marti et al. (2013) mengemukakan bahwa
untuk formulasi pasta bebas gluten dapat dilakukan dengan menambahkan protein,
gum, dan atau emulsifier yang bertindak sebagai pengganti gluten. Limroongreungrat
dan Huang (2007) menambahkan tepung kedelai dan isolat protein kedelai sebagai
sumber protein ke dalam formula pasta ubi jalar. Selain itu dapat pula pembuatan
pasta dilakukan dengan menambahkan sumber protein seperti Whey Protein
Concentrate (WPC), defatted soy flour (DSF), dan tepung ikan ke dalam formulanya
Gopalakrishnan et al. (2011). Hasil penelitian tersebut menunjukkan bahwa secara
struktur morfologi menggunakan Scanning Electron Microscopy (SEM), penggunaan
WPC menghasilkan formasi matrik protein-pati yang paling kuat dibandingkan
dengan penambahan DSF dan tepung ikan.
Pasta ubi jalar ungu sebagai produk yang memiliki nilai fungsional diharapkan
dapat menyediakan asupan antosianin setelah dikonsumsi. Oleh karena itu, perlu
dilakukan studi in vitro dengan melakukan simulasi sistem pencernaan pada fraksi
lambung dan usus terhadap antosianin. Uji in vitro antosianin dilakukan untuk
memperkirakan bioaksesibilitas antosianin dalam bahan pangan setelah dikonsumsi,
prosesnya cepat, aman, dan tidak memerlukan pembatasan etika (Liang et al. 2012).
Penelitian pengolahan pasta ubi jalar ungu dilakukan dengan memformulasikan
puree ubi jalar ungu, tepung kacang hijau sebagai sumber protein, dan tepung
tapioka sebagai pengikat dalam formula pasta. Penggunaan rancangan mixture
design digunakan dalam formulasi produk pasta sehingga diperoleh hasil yang
optimal dengan efisiensi waktu dan biaya yang lebih baik dibandingkan dengan
rancangan lainnya seperti RAK atau RAL karena dapat mengurangi jumlah trial and
error (Cornell, 1990). Rasio jumlah dari puree ubi jalar ungu, tepung tapioka dan
tepung kacang hijau perlu ditentukan terlebih dahulu karena akan mempengaruhi
karakteristik pasta yang dihasilkan. Selanjutnya pada pasta ubi jalar ungu dengan
karakteristik terpilih dikaji nilai fungsionalnya selama penyimpanan dan secara in
vitro.
Perumusan Masalah
Ubi jalar ungu memiliki kandungan antosianin yang cukup tinggi, dan
berfungsi sebagai antioksidan. Namun demikian kandungan dan kapasitas
antioksidan dari ubi jalar ungu cenderung menurun atau bahkan hilang akibat proses
pengolahan. Upaya pengolahan ubi jalar ungu menjadi pasta dengan teknologi
ekstrusi pada suhu relatif rendah diharapkan dapat meminimalkan kerusakan
antosianin sekaligus dapat digunakan sebagai diversifikasi produk berbahan dasar ubi
jalar ungu. Fungsi gluten dapat digantikan dengan protein lain dan pendekatan
teknologi ekstrusi yang dimodifikasi. Berkaitan dengan hal tersebut perlu dilakukan
studi untuk mempelajari optimasi proses pengolahan pasta ubi jalar ungu yang
3
memiliki sifat fungsional, dan dilanjutkan dengan analisis penurunan nilai fungsional
berdasarkan parameter kandungan antosianin pada setiap tahapan proses, serta
perubahan parameter tersebut selama penyimpanan dan analisis sifat fungsional
produk secara in vitro.
Hipotesis
Formulasi yang tepat dari campuran puree ubi jalar ungu, tepung kacang hijau
dan tepung tapioka akan menghasilkan produk pasta dengan karakteristik yang baik.
Selanjutnya dengan teknologi ekstrusi, kerusakan antosianin selama proses
pengolahan dan penyimpanan dapat diminimalkan.
Tujuan Penelitian
Penelitian ini bertujuan untuk mendapatkan formula terbaik produk pasta
berbahan dasar puree ubi jalar ungu menggunakan mixture design berdasarkan
karakteristik fisikokimia dan fungsionalnya, serta pengujian umur simpan produk
pasta ubi jalar ungu dengan parameter degradasi antosianin menggunakan model
Arrhenius.
Manfaat Penelitian
1.
2.
Dari segi teoritis, pengembangan produk pasta berbahan dasar puree ubi jalar
ungu menggunakan teknologi ekstrusi dengan suhu rendah merupakan
alternatif cara pengolahan bahan pangan, khususnya umbi-umbian yang
mengandung pigmen tertentu dan berperan sebagai senyawa antioksidan.
Dari sisi praktikal, pengembangan produk pasta berbahan dasar puree ubi jalar
ungu merupakan alternatif diversifikasi produk pengganti beras dari umbiumbian yang memenuhi zat gizi tubuh dan diketahui beberapa sifat
fungsionalnya.
Ruang Lingkup Kegiatan
Pencapaian tujuan penelitian yang telah ditetapkan dilakukan melalui beberapa
tahapan kegiatan. Pada tahap awal penelitian dilakukan persiapan bahan untuk
pembuatan produk pasta, yaitu pembuatan puree ubi jalar ungu serta karakterisasi
puree ubi jalar ungu, tepung kacang hijau, dan tepung tapioka. Karakterisasi bahan
meliputi analisis proksimat, kandungan antosianin, dan kapasitas antioksidan. Pada
tahap formulasi pasta ubi jalar ungu, dilakukan penentuan batas minimum dan
maksimum parameter uji melalui percobaan pendahuluan berdasarkan parameter
warna, tekstur, dan kehilangan karena pemasakan (KKP). Selanjutnya dilakukan
formulasi produk pasta menggunakan teknik mixture design dalam program Design
4
Expert. Respon yang diamati pada tahap ini adalah warna, tekstur, kehilangan karena
pemasakan (KKP), aktivitas antioksidan, dan kandungan antosianin. Dari formulasi
tersebut diharapkan diperoleh satu formula terbaik yang menghasilkan produk pasta
dengan karakteristik yang baik. Pada tahap berikutnya dilakukan pengujian umur
simpan berdasarkan penurunan mutu produk pasta akibat degradasi antosianin
dengan menggunakan model Arrhenius dan pengujian nilai fungsionalnya secara in
vitro.
2
TINJAUAN PUSTAKA
Ubi Jalar Ungu
Ubi jalar merupakan sumber energi yang baik dalam bentuk karbohidrat.
Berdasarkan data yang diperoleh dari Pusat Penelitian dan Pengembangan Tanaman
Pangan (2001), diketahui bahwa terdapat 12 varietas yang dihasilkan sejak tahun
1978 hingga tahun 2001. Sebagian besar varietas tersebut memilki warna kulit dan
daging kuning. Satu dari berbagai jenis ubi jalar yang ada di Indonesia adalah ubi
jalar ungu yang mulai dikembangkan di Balai Penelitian Kacang-kacangan dan
Umbi-umbian (Balitkabi) Malang. Balitkabi memilki tiga klon harapan yang
berpotensi dilepas sebagai varietas ubi jalar yang kaya antosianin dengan tetua
varietas Ayamurasaki yang berasal dari Jepang. Klon MSU 01022-12, MSU 0302810 dan RIS 03063-05 memiliki potensi hasil 20-25 ton/ha dan kadar bahan kering
tinggi (>30%). Klon harapan MSU 01022-12 tidak saja memilki tingkat produksi
cukup tinggi (25,8 ton/ha), tetapi juga mengandung senyawa antosianin sedang (33,9
mg/100g). Klon harapan MSU 03028-10 dan RIS 03063-05 memiliki rataan hasil
27,5 ton/ha, bahan kering umbi 32,5% dengan kandungan antosianin lebih besar dari
500 mg/100g berat basah (Yusuf et al. 2008). Beberapa sifat fisik dan kimia klon ubi
jalar yang telah diteliti disajikan pada Tabel 1.
Tabel 1. Komposisi fisiko-kimia dua varietas ubi jalar ungu
Sifat kimia dan fisik
Kadar air (%)
Kadar abu (%)
Kadar pati (%)
Gula reduksi (%)
Kadar lemak (%)
Kadar antosianin (mg/100g)
Aktivitas antioksidan (%)
Warna (L)
Warna (a)
Warna (b)
Sumber : Widjanarko (2013)
MSU 03028-10
60,18
2,82
57,66
0,82
0,13
1419,40
89,06
34,9
11,1
11,3
Ayamurasaki
67,77
3,28
55,27
1,79
0,43
923,65
61,24
37,5
14,2
11,5
5
Antosianin pada ubi jalar ungu
Ubi jalar ungu memiliki keunggulan dibandingkan dengan jenis ubi jalar
lainnya karena mengandung antosianin yang cukup tinggi. Keberadaan antosianin
tersebut menyebabkan ubi jalar memiliki warna ungu yang cukup kuat pada bagian
daging dan kulitnya, serta cukup stabil selama penyimpanan. Penelitian sebelumnya
menganalisis kandungan antosianin pada 4 kultivar ubi jalar ungu menunjukkan
bahwa terdapat perbedaan kadar antosianin pada keempat kultivar ubi jalar ungu
tersebut. Perbedaan tersebut didasarkan pada rasio peonodin dengan sianidin seperti
yang tertera pada Tabel 2 (Montilla et al. 2011). Menurut Suda et al. (2002) ubi jalar
ungu varitas Ayamurasaki memiliki kadar antosianin 59 mg 3-caffeoylsophoroside5-glucoside equivalents/100 mg. Kadar antosianin dalam ubi jalar ungu lebih tinggi
dibandingkkan dengan ubi jalar putih, kuning, orange yang variasi jumlahnya
bergantung pada varietasnya (Terahera et al. 2004).
Tabel 2. Komposisi utama antosianin pada ubi jalar ungu
Varietas
Chiran murasaki
Taneghasima murasaki
Naka murasaki
Purple sweet
Sumber : (Cuevas, 2010)
Peo
80,2
4,2
9,3
81,9
Persentase Pigmen
Cy
19,8
95,8
90,7
18,1
Peo/Cy
4,05
0,04
0,10
4,52
Gambar 1. Struktur antosianin ubi jalar ungu (Truong et al. 2010)
Ketertarikan konsumen terhadap kandungan antosianin terus meningkat, karena
berbagai macam manfaatnya bagi kesehatan, diantaranya dapat menghambat proses
penuaan, memiliki aktivitas anti kanker, memiliki kapasitas antioksidan, dan juga
menurunkan resiko kerusakan kardiovaskuler (Montilla et al. 2011).
Stabilitas antosianin tergantung pada suhu, cahaya, enzim, ion logam, gula,
asam askorbat, oksigen, dan adanya senyawa fenolik lainnya. Sejumlah penelitian
melaporkan bahwa degradasi antosianin pada sayuran dan buah-buahan terjadi
6
selama proses pengolahan dan penyimpanan, seperti pada proses pemanasan ekstrak
kentang ungu (kultivar Purple Majesty) dapat menyebabkan terjadinya penurunan
jumlah total antosianin yang meningkat dengan semakin tingginya suhu dan lama
pemanasan (Nayak et al. 2011).
Pengolahan Pasta
Pasta merupakan salah satu produk berbasis sereal yang cukup sederhana dari
segi bahan (semolina dan air) dan cara pengolahannya (hidrasi, pencampuran,
pembentukan, dan pengeringan). Bahan dan kondisi pengolahan berperan dalam
menentukan kualitas produk akhir pasta (Marti et al. 2013). Pada awalnya pasta
dibuat dari semolina yang mengandung gluten, namun dengan meningkatnya
kesadaran masyarakat terhadap pangan untuk kesehatan, maka produk pasta
berkembang dengan penggunaan bahan-bahan yang bebas gluten, yang kemudian
disebut sebagai pasta bebas gluten.
Optimasi proses pembuatan pasta bebas gluten dapat dilakukan dengan dua
pendekatan. Pendekatan pertama adalah dengan memanaskan pati hingga terjadi
gelatinisasi. Dalam hal ini, pada pasta konvensional yang berbahan baku semolina,
tepung yang telah diberi perlakuan pendahuluan dapat dibentuk menjadi pasta
melalui proses ekstrusi secara kontinyu. Pada pendekatan kedua, tepung alami di beri
perlakuan pendahuluan dengan uap dan diekstrusi pada suhu tinggi (di atas 100⁰C)
untuk menghasilkan gelatinisasi pati secara langsung di dalam ekstruder.
Pengolahan pasta ubi jalar dengan konsep pasta bebas gluten telah diteliti,
diantaranya oleh Limroongreungrat and Huang (2007) dan Gopalakrishnan et al.
(2011) yaitudengan penambahan sumber protein sebagai substitusi gluten yang tidak
dimiliki oleh ubi jalar.
Pembuatan pasta ubi jalar yang telah diteliti oleh Limroongreungrat et al.
(2007) dilakukan dengan cara substitusi terigu dengan tepung ubi jalar termodifikasi
melalui proses alkalin yang diformulasi dengan Defatted Soy Flour (DSF) dan Soy
Protein Concentrate (SPC). Gopalakrishnan et al. (2011) membuat pasta dari ubi
jalar ungu dengan memformulasikan tepung ubi jalar bersama whey protein
concentrate (WPC), defatted soy flour (DSF), dan tepung ikan pada konsentrasi 1020%. Pada pembuatan pasta tersebut masih digunakn tepung terigu sebanyak 27%
dan 3% tepung tapioka yang bertindak sebagai pengikat. Proses pengolahan pasta
dilakukan dengan tahapan pencampuran bahan, pengukusan, pencetakan dengan
teknik ekstrusi pada suhu dingin, dan pengeringan (Limroongreungrat and Huang,
2007dan Gopalakrishnan et al. 2011).
Umur Simpan
Umur simpan (shelf life) produk pangan adalah selang waktu saat produksi
hingga saat konsumsi produk berada dalam kondisi yang memuaskan pada sifat-sifat
penampakan, rasa, aroma, dan nilai gizi (Institute of Food and Technology /IFT,
7
1974). Penentuan umur simpan dilakukan dengan mengevaluasi suatu perubahan
faktor mutu selama periode tertentu (Singh1994).
Selama penyimpanan akan terjadi penurunan mutu, yang ditandai dengan
terjadinya perubahan atau penyimpangan suatu produk dari mutu awalnya yang
dikenal dengan istilah deteorisasi (Arpah 2007). Pada produk pasta ubi jalar ungu,
perubahan mutu dapat ditandai dengan terjadinya degradasi antosianin. Mekanisme
degradasi antosianin selama proses pengolahan dan penyimpanan sudah banyak
dipelajari sebelumnya, dan diantaranya dipengaruhi oleh suhu yang tinggi.
Fracassetti et al. (2013) menyimpan tepung wild blueberry pada suhu 25, 42, 60, dan
80⁰C, dan hasilnya menunjukkan bahwa persentase kerusakan antosianin semakin
cepat dengan semakin tingginya suhunya penyimpanan. Reduksi jumlah antosianin
pada suhu penyimpanan 60⁰C mencapai 60-85% dan pada suhu penyimpanan 80⁰C
mencapai lebih dari 90% di hari ke tiga penyimpanan. Pada suhu penyimpanan 25
dan 42⁰C, kerusakan antosianin pada waktu penyimpanan 14 hari baru mencapai 3%
saja. Hal tersebut terjadi pula pada penyimpanan jus wortel hitam pada suhu 4, 20,
dan 37⁰C. Degradasi antosianin jus wortel hitam semakin meningkat dengan semakin
tingginya suhu penyimpanan (Kirca et al. 2007).
Berdasarkan sifat antosianin yang diantaranya adalah labil terhadap suhu, maka
untuk melakukan pengujian umur simpan produk pasta ubi jalar ungu dapat
dilakukan dengan menggunakan metode akselerasi model Arrhenius (Kirca et al.
2007; Aurelio et al. 2008; Fracassetti et al. 2013).
3
METODOLOGI PENELITIAN
Waktu dan Tempat Penelitian
Penelitian dilaksanakan pada bulan Pebruari hingga bulan Desember 2014 di
Technopark Fateta dan Seafast Center IPB, serta Laboratorium Balai Besar
Penelitian dan Pengembangan Pascapanen.
Bahan dan Alat
Bahan utama yang dipergunakan pada penelitian adalah ubi jalar ungu Varietas
Ayamurasaki yang didapat dari Balai Penelitian Kacang-kacangan dan Umbiumbian, Malang, Jawa Timur, tepung tapioka dan kacang hijau yang didapat dari
pasar lokal.
Analisis kapasitas antioksidan menggunakan1,1 diphenyl -2-pycryl-hydrazyl
(DPPH), metanol, serta bahan kimia lainnya untuk analisis sifat kimia.
Alat yang digunakan adalah ekstruder, mixer, waskom, ember, timbangan,
pisau, dan sebagainya untuk proses pengolahan pasta ubi jalar ungu. Instrumen yang
8
digunakan diantaranya adalah Spektrofotometer, Chromameter, Texture Analyzer,
dan Scanning Electron Microscopic (SEM).
Metode Penelitian
A.
B.
C.
D.
E.
F.
Penelitian dilakukan melalui beberapa kegiatan berikut :
Persiapan bahan baku
Pembuatan produk pasta dan karakterisasi produk pasta terpilih
Struktur mikroskopik pasta
Kandungan antosianin selama proses produksi pasta ubi jalar ungu
Pengujian umur simpan
Pengujian nilai fungsional secara in vitro
A.
Persiapan bahan baku
1.
Pengolahan puree ubi jalar ungu
Ubi jalar ungu disortasi, dicuci, kemudian dikukus selama 45 menit, dikupas
kulitnya, bagian daging dihancurkan, dikemas dalam plastik, dan disimpan
dalam freezer sampai saat dipergunakan. Pada tahap ini dilakukan
karaketerisasi puree ubi jalar ungu, dengan parameter proksimat (Lampiran
1.A), kandungan antosianin menggunakan spektrofotometer, dan kapasitas
antioksidan dengan metode DPPH (Lampiran 1.B).
Persiapan bahan pencampur
Tepung tapioka dengan merk Rose Brand yang diperoleh dari pasar lokal dan
tepung kacang hijau yang diperoleh dengan menepungkan kacang hijau yang
diperoleh dari pasar lokal dikarakterisasi dengan parameter proksimat
(Lampiran 1.A).
2.
B.
Pembuatan produk pasta dan karakterisasi produk pasta terpilih
Produksi produk pasta mengacu pada penelitian Limroongreungrat dan Huang
(2007), Richana et al. (2009), Ajila et al. (2010), dan Gopalakrishnan (2011) yang
dimodifikasi, yaitu dengan memformulasikan puree ubi jalar ungu, tapioka, dan
tepung kacang hijau. Puree ubi jalar ungu dicampur dengan tepung tapioka dan
tepung kacang hijau, diaduk, diuleni hingga homogen. Adonan yang sudah homogen
kemudian dikukus selama 5 menit, dilanjutkan dengan pengadukan selama 2 menit.
Setelah itu dilakukan pencetakan adonan menggunakan ekstruder dengan suhu 40⁰C
dan diameter lubang 0,5 cm. Pasta yang sudah dibentuk kemudian dikeringkan dalam
pengering tipe rak pada suhu 50⁰C selama 10 jam.
Formulasi dilakukan dengan menggunakan metode mixture design dalam
piranti lunak (software) program Design Expert 7.0, untuk menentukan rasio puree
9
ubi jalar ungu dengan tepung kacang hijau di dalam adonan, dengan jumlah tepung
topioka sebanyak 3%.
Sebelum formulasi menggunakan metode mixture design dx7, dilakukan
percobaan pendahuluan untuk menentukan batas atas dan bawah puree ubi jalar ungu
dan tepung kacang hijau. Penelitian sebelumnya menetapkan penggunaan tepung ubi
jalar ungu termodifikasi sebanyak 50-100% (Limroongreungrat and Huang (2007))
dan tepung ubi jalar ungu 50-60% (Gopalakrishnan, 2011) dalam formula pasta.
Rasio puree ubi jalar dan tepung kacang hijau dalam percobaan pendahuluan adalah
40:57, 50:47; 60:37; dan 70:27 dan dilakukan analisa terhadap warna, tekstur, dan
kehilangan karena pemasakan (KKP). Berdasarkan hasil analisa tersebut diharapkan
diperoleh produk terbaik, sehingga batas atas dan bawah dapat ditetapkan serta
diformulasikan dalam mixture design dan akan diperoleh rancangan formulasi pasta.
Respon yang diamati pada formulasi pasta adalah warna, tekstur, kehilangan karena
pemasakan, aktivitas antioksidan, dan kandungan antosianin. Penentuan respon
tersebut ditetapkan berdasarkan karakteristik yang akan berubah akibat perubahan
rasio puree ubi jalar ungu dengan tepung kacang hijau. Selanjutnya pemilihan
formula solusi dilakukan berdasarkan nilai desirability terbesar, kemudian dilakukan
verifikasi. Pengukuran parameter warna, tekstur, KKP, dan sifat fungsional dapat
dilihat pada Lampiran 1.B dan 1.C.
C.
Struktur mikroskopik pasta
Pengujian struktur mikroskopik pasta dilakukan dengan teknik Scanning Electron
Microscopic (SEM). Pasta ubi jalar ungu matang dipotong secara vertikal, kemudian
dihilangkan airnya dengan cara direndam dalam etanol 35%, 50%, 75%, 95%, dan
100% secara bertahap masing-masing selama 30 menit, kemudian dilanjutkan
dengan proses pengeringan menggunakan alat Critical Point Dryer. Sampel yang
sudah kering kemudian dilapisi dengan emas dan diamati morfologi permukaannya
dengan menggunakan alat Scanning Electron Microscopy pada perbesaran 500 dan
2500 kali.
D. Kandungan antosianin selama proses produksi pasta ubi jalar ungu
Pengujian kandungan antosianin selama proses pengolahan ubi jalar ungu
dilakukan dengan menggunakan metode perbedaan pH (Lampiran 1B.)
E. Pengujian umur simpan
Pengujian umur simpan produk pasta dilakukan dengan metode akselerasi.
Penyimpanan diatur diluar kondisi normal agar produk dapat lebih cepat rusak
sehingga umur simpan dapat ditentukan. Pengujian umur simpan dilakukan dengan
mempertimbangkan keadaan dan faktor yang mempercepat kerusakan produk pasta.
10
Antosianin merupakan senyawa aktif yang ingin dipertahankan keberadaannya pada
produk pasta ubi jalar ungu dan cukup sensitif terhadap suhu. Orde reaksi degradasi
antosianin ditentukan dengan cara memplotkan data sebagai fungsi dari lama
penyimpanan dan penurunan konsentrasi antosianin, kemudian ditentukan nilai
konstanta laju reaksinya (k) pada masing-masing suhu pada ordo nol dan ordo satu.
Stabilitas antosianin terhadap perbedaan suhu dapat dilihat dari nilai waktu paruhnya
(t1/2). Nilai waktu paruh yang besar menunjukkan stabilitas yang lebih baik.
Persamaan kinetika ordo nol : Ct = C0 - Kt ................................. (1)
Persamaan kinetika ordo satu : ln (Ct) = ln (C0)-kt...................... (2)
Waktu paruh ordo nol
: t1/2 =
Waktu paruh ordo satu
: t1/2 = -
..................................... (3)
................................. (4)
Selain itu, untuk menentukan pengaruh suhu terhadap laju proses degradasi
antosianin digunakan model persamaan Arrhenius, dengan rumus:
Keterangan :
C0
= konsentrasi antosianin pada lama penyimpanan hari ke-0
Ct
= konsentrasi antosianin pada lama penyimpanan hari ke-t
k
= konstanta penurunan mutu
= konstanta (faktor frekuensi, tidak tergantung suhu)
Ea
= energi aktivasi
T
= suhu mutlak (K)
R
= konstanta gas; 8,314 J/molK
Energi aktivasi dan
ditentukan dari slop dan intersep hasil regresi linier antara ln
k dan 1/T.
Pengujian umur simpan pada produk pasta ubi jalar ungu dilakukan terhadap
10 gram produk yang dikemas dengan kemasan aluminium foil dan disimpan dalam
ruangan bersuhu 30, 40, dan 50⁰C selama 28 hari. Pengukuran kandungan antosianin
dilakukan pada hari ke-0 dan setiap 4 hari selama 28 hari.
F.
Pengujian nilai fungsional secara in vitro
Pengujian nilai fungsional pasta ubi jalar ungu dilakukan terhadap parameter
daya cerna pati dan bioaksesibilitas antosianin secara in vitro dengan simulasi sistem
pencernaan fraksi lambung dan usus.
11
4
A.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Persiapan bahan baku
Pada tahap awal penelitian dilakukan persiapan bahan baku dan karakterisasi
dari masing-masing bahan baku tersebut, yaitu puree ubi jalar ungu, tepung kacang
hijau, dan tepung tapioka. Puree ubi jalar ungu dipilih sebagai bahan baku dalam
pembuatan pasta karena teknologi pengolahannya yang cukup sederhana dan dapat
mempertahankan sifat fungsional dari ubi jalar ungu lebih baik dibandingkan dengan
ubi jalar ungu dalam bentuk tepung. Tepung kacang hijau diperoleh melalui tahapan
penggilingan biji kacang hijau beserta kulitnya, kemudian disaring dengan ayakan
berukuran 80 mesh. Kulit kacang hijau tidak dibuang pada saat penggilingan agar
kandungan serat pada produk yang dihasilkan tetap dapat dimanfaatkan. Tepung
tapioka yang digunakan bermerk Roosbrand dan diperoleh dari pasar di sekitar
Bogor.
Tahap karakterisasi bahan baku dilakukan untuk memperoleh informasi sifat
kimia dan fungsional dari masing-masing bahan baku yang digunakan dalam
pembuatan produk pasta. Karakterisasi menunjukkan bahwa puree ubi jalar ungu
yang digunakan dalam pembuatan produk pasta memiliki sifat fungsional sebagai
antioksidan, dengan kapasitas antioksidan sebesar 52791,84 ppm asam askorbat
ekuivalen (AAE) dan kadar antosianin 156,38±3,55 mg/100g. Tepung kacang hijau
memiliki kandungan protein yang cukup tinggi, yaitu 21,99 %, dan dalam pembuatan
produk pasta bebas gluten berfungsi sebagai pengganti gluten, karena puree ubi
jalar ungu tidak dimiliki gluten. Tepung tapioka digunakan sebagai bahan pengikat
dalam formula pasta, sehingga memperkuat matrik protein pati yang berperan dalam
membentuk tekstur produk yang dihasilkan. Karakteristik bahan baku pembuat pasta
ubi jalar ungu dapat dicermati pada Tabel 3.
Tabel 3.Karakteristik bahan baku pasta ubi jalar ungu
Kadar air (%)
Kadar protein (%)
Aktivitas antioksidan
(ppm AAE)
Kandungan antosianin
(mg/100g)
Puree ubi jalar ungu
69,54±0,18
1,35±0,004
52791,84±42,33
156,38±3,55
Jenis Bahan
Tepung Kacang Hijau
7,58±0,02
21,99±0,110
-
Tepung Tapioka
10,77±0,12
0,48±0,012
-
12
B. Produksi produk pasta dan karakterisasi produk pasta terpilih
Penentuan Batas Atas dan Bawah Puree Ubi Jalar Ungu dan Tepung Kacang
Hijau dalam Formula
Formulasi awal dilakukan untuk menentukan batas atas dan bawah porsi
puree ubi jalar ungu dan tepung kacang hijau di dalam formula pasta yang akan
dioptimasi menggunakan mixture design pada piranti lunak dx7. Hasil analisis
menunjukkan bahwa penambahan jumlah puree ubi jalar ungu yang semakin tinggi
menyebabkan nilai kapasitas antioksidan dan kandungan antosianin semakin besar,
tetapi memiliki karakteristik produk pasta yang semakin buruk. Hasil formulasi awal
pembuatan pasta ubi jalar ungu disajikan pada Tabel 4.
Tabel 4. Karakteristik pasta ubi jalar ungu
Karakteristik produk
Komposisi puree ubi jalar ungu:tepung kacang hijau
70:27
60:37
50:47
40:57
Waktu pemasakan optimal (menit)
1
2
3
8
Kekenyalan (mm)
*
1,11±0,25
1,38±0,30
2,67±1,40
Cohesiveness
0,29±0,08
0,29±0,08
0,43±0,20
KKP (%)
28,26±1,18
17,89±2,05
17,09±0,11
Warna (°Hue)
2,70±1,76
26,75±3,03
45,21±1,92
Keterangan : * : produk sangat rapuh sehingga hancur saat pemasakan
Pada formula pasta dengan rasio puree ubi jalar ungu dan tepung kacang
hijau 70:27 menghasilkan produk pasta yang sangat rapuh saat pemasakan, dengan
waktu pemasakan yang sangat singkat. Pada formula pasta dengan rasio puree ubi
jalar ungu dan tepung kacang hijau 60:37 menghasilkan pasta ubi jalar ungu yang
bentuknya masih dapat dipertahankan walaupun waktu pemasakan optimal relatif
singkat. Hasil analisis juga menunjukkan bahwa kekenyalan dan cohesiveness pasta
semakin besar dengan semakin rendahnya porsi puree ubi jalar ungu di dalam
formula. Kehilangan karena pemasakan (KKP) produk menunjukkan penambahan
rasio jumlah puree ubi jalar ungu dan tepung kacang hijau 40:57 memberikan nilai
terkecil, yaitu 17,09%. Nilai KKP menunjukkan banyaknya padatan yang terlarut
dalam air selama pemasakan. Semakin besarnya nilai KKP produk menunjukkan
produk yang semakin rapuh. KKP tersebut dipengaruhi oleh pembentukan matrik
protein pati, kandungan amilosa bahan, dan juga derajat gelatinisasi patinya.
Kandungan amilosa tepung yang tinggi dapat menghasilkan produk dengan tekstur
yang baik dan nilai KKP yang rendah (Marti and Pagani, 2013). Dari segi warna,
produk memiliki kisaran warna 2,7-45,21⁰H. Pada kisaran nilai °Hue tersebut
produk berwarna merah keuangan.
Dengan demikian ditetapkan batas atas untuk puree ubi jalar ungu didalam
formula sebesar 60% dan batas bawah tepung kacang hijau sebesar 37%. Formula
yang diperoleh diharapkan menghasilkan produk pasta ubi jalar ungu yang baik dan
13
memiliki nilai fungsional yang baik, yaitu memiliki kapasitas antioksidan dan
antosianin yang tinggi. Dengan demikian ditetapkan pula batas bawah puree ubi
jalar yang akan digunakan adalah sebesar 40% dalam formula dengan batas atas
tepung kacang hijau sebesar 57%.
Optimasi Formula Pengolahan Pasta Ubi Jalar Ungu dengan Mixture Design
Rancangan formulasi yang diperoleh melalui aplikasi Program Design Expert
7.0 dengan beberapa responnya disajikan pada Tabel 5. Respon yang dianalisis
merupakan karakteristik produk setelah produk dimasak.
Tabel 5. Rancangan formulasi pasta ubi jalar ungu dengan Program Design Expert
7.0 dengan beberapa responnya
Formula
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
Proporsi komposisi
bahan (%)
Puree ubi Tepung
jalar ungu
kacang
hijau
45,04
51,96
57,48
39,52
60,00
37,00
60,00
37,00
42,52
54,48
52,44
44,56
50,00
47,00
54,96
42,04
40,00
57,00
60,00
37,00
40,00
57,00
40,00
57,00
50,00
47,00
Respon
Kekenyalan
(mm)
4,14
1,06
0,78
0,13
2,66
1,37
2,52
1,21
3,58
0,91
1,88
1,74
1,16
Cohesiveness
Warna
(⁰H)
KKP
(%)
IC50
(%)
0,43
0,33
0,39
0,33
0,48
0,29
0,33
0,42
0,46
0,28
0,50
0,46
0,44
338,18
333,56
328,41
329,5
334,15
326,03
333,19
322,94
337,42
327,43
338,33
343,33
334,04
16,35
18,75
28,43
30,39
17,18
19,70
16,36
27,15
11,04
28,00
13,43
17,90
15,51
19,33
11,68
10,57
10,21
38,74
20,00
28,52
13,53
69,56
12,91
55,67
66,45
43,10
Antosianin
(mg/L)
42,42
77,73
104,54
107,62
40,08
41,75
52,10
56,78
33,62
100,54
29,56
35,34
54,52
Hasil percobaan menunjukkan bahwa rancangan formula dari program
Design Expert 7.0 menghasilkan produk pasta yang baik sebelum dimasak, walaupun
secara fisik menunjukkan adanya perbedaan untuk setiap produknya pada formula
yang berbeda. Perbedaan utama yang nampak dari produk adalah warna produk.
Pasta dengan komposisi puree ubi jalar ungu yang lebih banyak memiliki warna
yang lebih cerah dan lebih ungu, sedangkan pasta dengan komposisi tepung kacang
hijau yang lebih banyak menunjukkan warna yang lebih gelap dan kemerahan. Dari
segi tekstur, pasta dengan komposisi puree ubi jalar ungu yang lebih banyak nampak
lebih rapuh dan tipis, sedangkan pasta dengan komposisi tepung kacang hijau yang
lebih banyak menunjukkan tekstur yang lebih kompak, kokoh, dan tebal. Produk
pasta ubi jalar ungu sebelum pemasakan sesuai dengan formula berdasarkan
rancangan formulasi dengan program Design Expert 7.0 dapat disimak pada Gambar
14
2, dan hasil analisis respon formula pasta ubi jalar ungu dengan menggunakan
program Desiagn Expert 7.0 disajikan pada Tabel 6.
1
2
6
7
3
11
5
4
8
9
12
13
10
Gambar 2. Pasta ubi jalar ungu mentah pada berbagai rasio puree ubi jalar dengan
tepung kacang hijau: 1) 45,04: 51,96; 2)57,48:39,52; 3)60,00:37,00; 4)60,00:37,00;
5)42,52:54,48; 6)52,44:44,56;
7)50,00:47,00;
8)54,96:42,04;
10)60,00:37,00; 11)40,00:57,00; 12)40,00:57,00; 13)50,00:47,00.
9)40,00:57,00;
Tabel 6. Hasil analisis respon optimasi formula pasta ubi jalar ungu
Respon
Model
Kekenyalan
Linier
Cohesiveness
Linier
Warna
Linier
KKP
Linier
Kapasitas
antioksidan
Antosianin
Linier
Kubik
p-value
Model
Lack
of
Fit
DENGAN MIXTURE DESIGN DAN PENENTUAN UMUR
SIMPANNYA
IRA MULYAWANTI
SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2015
PERNYATAAN MENGENAI TESIS DAN
SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA*
Dengan ini saya menyatakan bahwa tesis berjudul Optimasi Formula Pasta
Ubi Jalar Ungu dengan Mixture Design dan Penentuan Umur Simpannya 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 di kutip 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, Agustus 2015
Ira Mulyawanti
NRP F251120291
RINGKASAN
IRA MULYAWANTI. Optimasi Formula Pasta Ubi Jalar Ungu dengan Mixture
Design dan Penentuan Umur Simpannya. Dibimbing oleh SEDARNAWATI YASNI
dan SLAMET BUDIJANTO.
Ubi jalar ungu merupakan salah satu sumber karbohidrat lokal di Indonesia,
yang memiliki nilai fungsional karena kandungan antosianinnya relatif tinggi.
Penelitian sebelumnya berhasil mengembangkan produk kukis ubi jalar ungu dengan
penerimaan yang baik. Pengembangan lanjut produk ubi jalar sebagai alternatif
pangan pokok masih diteliti. Produk pasta berbahan dasar puree ubi jalar ungu
merupakan satu alternatif yang memungkinkan. Pengolahan puree ubi jalar ungu
menjadi produk pasta dapat dipilih karena teknologi dan peralatan yang
dipergunakan cukup sederhana dan mudah diterapkan di masyarakat. Kendala pada
pengolahan produk pasta dengan puree ubi jalar ungu adalah tidak memiliki
kandungan gluten, sehingga perlu formulasi dan rekayasa proses untuk
pembuatannya.
Tujuan penelitian ini adalah untuk mendapatkan formula terbaik produk pasta
berbahan dasar puree ubi jalar ungu menggunakan mixture design berdasarkan
karakteristik fisikokimia dan fungsionalnya, serta pengujian umur simpan produk
pasta ubi jalar ungu dengan parameter degradasi antosianin menggunakan model
Arrhenius.
Hasil penelitian menunjukkan bahwa formula optimum pasta ubi jalar ungu
adalah 45,25% puree ubi jalar ungu dan tepung kacang hijau 51,75%. Pada
komposisi tersebut dihasilkan pasta ubi jalar ungu dengan karakteristik yaitu
kekenyalan 2,29 mm, cohesiveness 0,38, kehilangan karena pemasakan 17,62%,
warna 333,48, IC50 20,59%, dan kandungan antosianin 42,42 mg/L. Dari segi
mikroskopik, pasta ubi jalar ungu matang dengan komposisi puree ubi jalar ungu di
bawah 50% sudah menunjukkan tekstur yang kompak. Penyimpanan pasta ubi jalar
ungu menggunakan model Arrhenius menunjukkan bahwa kinetika degradasi
antosianin selama penyimpan mengikuti ordo satu dengan waktu paruh 32,85 hari
pada suhu 50⁰C, 60,80 hari pada suhu 40⁰C, dan 119,51 hari pada suhu 30⁰C. Energi
aktivasi yang diperlukan untuk degradasi antosianin pada setiap kenaikan suhu
sebesar 10⁰C adalah sebesar 52,60 Kj.
Secara in vitro, pasta ubi jalar ungu memiliki daya cerna pati 61,26±6,06%.
Selain itu, berdasarkan ketahanan terhadap kondisi di lambung dan usus,
bioaksesibilitas antosianin lebih baik dalam kondisi sistem pencernaan di fraksi
lambung (Post Gastric/PG) dibandingkan dengan di fraksi usus (IN), dan membaik
setelah melewati sistem pencernaan di usus (OUT/pada kolon).
Kata kunci : ubi jalar ungu, pasta, mixture design, antosianin
SUMMARY
IRA MULYAWANTI. Formulation Optimization of Purple Sweet Potato Pasta with
Mixture Design and Determination of Self Life. Supervised by SEDARNAWATI
YASNI and SLAMET BUDIJANTO.
Purple sweet potato is one locally carbohydrate source in Indonesia, which
has functional value due to the relatively high content of anthocyanin. Previous
research has developed purple sweet potato cookies product with good reception.
Further development of sweet potato products as an alternative staple food is still
being researched. Pasta products made from purple sweet potato puree was one
possible alternative. Processing purple sweet potatoes puree into pasta product can be
choosed because of a simple technology and equipment, and expected to be more
easily applied.
The purpose of this study was to obtain the best formula pasta products made
from purple sweet potato puree using mixture design based on the physicochemical
and functional characteristics, self life testing of purple sweet potato pasta product
with anthocyanin degradation parameters of the Arrhenius model.
The results showed that the optimal formula was mixture of 45,25% purple
sweet potato puree and 51,75% mung bean flour. The characteristics of the chosen
formula were springiness of 2,29 mm, 0,38 cohesiveness, cooking loss 17,62%,
333,48 ⁰Hue, IC50 20,59%, and 42,42 mg/L anthocyanin content. Microscopic
structure showed that cooked pasta with purple sweet potato puree composition
below 50% in the formula had a solid texture appearance. Storaging purple sweet
potato pasta product using the Arrhenius models indicate that the anthocyanin
degradation followed first-order reaction kinetics during storage, with half life of
32,85days at temperature of 50⁰C, 60,80 days at temperature of 40⁰C, and 119,51
days at temperature of 30⁰C. The activation energy required for the degradation of
anthocyanin at any temperature rise of 10⁰C was 52,60 Kj.
In vitro starch digestibility of pasta purple sweet potato was 61,26 ± 6,06
%. Moreover, based on the resistance to the conditions in the stomach and intestines,
bioaccessibility anthocyanin better in the stomach fraction condition (Post
Gastric/PG) compared with intestine fraction (IN), and improved after passing
through the digestive system in the intestine ( OUT / in the colon ) .
Key words : purple sweet potato, pasta, mixture design, anthocyanin
©Hak Cipta Milik IPB, Tahun 2015
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
OPTIMASI FORMULA PASTA UBI JALAR UNGU DENGAN
MIXTURE DESIGN DAN PENENTUAN UMUR SIMPANNYA
IRA MULYAWANTI
Tesis
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Magister Sains
pada
Mayor Ilmu Pangan
SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2015
Penguji Luar Komisi pada Ujian Tesis: Dr Nugraha Edhi Suyatma, STP, DEA
PRAKATA
Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah SWT, atas segala rahmat dan
hidayah dari-Nya sehingga tesis ini berhasil diselesaikan. Tema yang dipilih dalam
penelitian yang dilaksanakan sejak bulan Pebruari 2014 hingga Desember 2014 ini
adalah pangan fungsional berbasis ubi jalar ungu, dengan judul Optimasi Formula
Pasta Ubi Jalar Ungu dengan Mixture Design dan Penentuan Umur Simpannya serta
Sifat Fungsionalnya.
Terima kasih penulis sampaikan kepada Ibu Prof Dr Ir Sedarnawati Yasni,
MAgr dan Bapak Prof Dr Slamet Budijanto, MAgr selaku komisi pembimbing atas
dukungan, arahan, waktu yang telah diberikan, dan kesabaran membantu penulis
dalam penelitian dan menyelesaikan penulisan tesis. Penulis juga mengucapkan
terima kasih kepada Bapak Dr Nugraha Edhi Suyatma, STP, DEA yang telah
bersedia menjadi penguji luar pada ujian tesis dan memberikan saran-saran untuk
perbaikan tesis.
Penghargaan dan terima kasih penulis sampaikan kepada Badan Litbang
Pertanian yang telah memberi beasiswa belajar, Bapak Ir Rudy Tjahyohutomo, MT
selaku kepala balai, Bapak dan Ibu Peneliti di Balai Besar Litbang Pascapanen
Pertanian, yang tidak dapat disebut satu per satu yang telah memberikan dorongan
moril selama penulis melaksanakan tugas belajar. Ucapan terima kasih ditujukan
pula kepada laboran dan teknisi di Balai Besar Penelitian dan Pengembangan
Pascapanen Pertanian: Ibu Dini, Citra, Mas Triyono, Ibu Pia, dan Mas Idris yang
telah membantu selama proses penelitian. Penulis juga mengucapkan terima kasih
kepada teknisi dan laboran di Technopark dan Seafast Center IPB.
Terima kasih tak terhingga kepada Mama (alm.) tercinta yang semasa
hidupnya senantiasa mencurahkan kasih sayang dan mendoakan penulis. Mama
selalu menjadi motivator penulis. Semoga Mama mendapatkan tempat terbaik disisiNya. Bapak, mertua, suami, dan anak-anakku tercinta yang senantiasa mencurahkan
kasih sayang, doa, motivasi, serta memberikan pengertian atas hilangnya waktu
kebersamaan. Kepada adik-adikku tersayang, terima kasih atas kasih sayang dan
doanya.
Ungkapan terima kasih ditujukan pula kepada teman-teman IPN 2012, Mbak
Ino, Mbak Nur, Mbak Yati, Sari, Tuti, Mas Yandi, Mas Novan, dan yang lainnya
yang tidak dapat disebut satu per satu yang bersedia membantu dan berbagi suka dan
duka selama kuliah dan penelitian.
Semoga hasil penelitian ini bermanfaat bagi pengembangan ilmu dan
pengetahuan di bidang ilmu pangan dan bidang terkait lainnya.
Bogor, Agustus 2015
Ira Mulyawanti
DAFTAR ISI
DAFTAR TABEL
x
DAFTAR GAMBAR
xi
DAFTAR LAMPIRAN
xii
1 PENDAHULUAN
1
Latar Belakang
1
Perumusan Masalah
2
Hipotesis
3
Tujuan Penelitian
3
Manfaat Penelitian
3
Ruang Lingkup Penelitian
3
2 TINJAUAN PUSTAKA
Ubi Jalar Ungu
Antosianin pada Ubi Jalar Ungu
Pengolahan Pasta
Umur Simpan
4
4
4
6
7
3 METODE PENELITIAN
8
Waktu dan Tempat Penelitian
8
Bahan dan Alat
8
Metode Penelitian
8
4 HASIL DAN PEMBAHASAN
A. Persiapan Bahan Baku
11
B. Produksi Produk Pasta dan Karakterisasi Produk Pasta Terpilih
Penentuan Batas Atas dan Bawah Puree Ubi Jalar Ungu dan
Tepung Kacang Hijau dalam Formula
Mixture Design
Analisis Respon
Optimasi Formula
Verifikasi Formula Optimum
12
12
C. Struktur Mikroskopik Pasta
23
12
15
21
22
D. Kandungan Antosianin Selama Proses Produksi Pasta Ubi Jalar Ungu 24
E. Pengujian Umur Simpan
28
F. Pengujian Nilai Fungsional secara In Vitro
32
SIMPULAN
35
SARAN
35
DAFTAR PUSTAKA
36
LAMPIRAN
33
DAFTAR TABEL
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
Komposisi fisiko-kimia dua varietas ubi jalar ungu
4
Komposisi utama antosianin pada ubi jalar ungu
5
Karakteristik bahan baku pasta ubi jalar ungu
11
Karakteristik pasta ubi jalar ungu
12
Rancangan formulasi pasta ubi jalar ungu dengan Program Design Expert
7.0 dengan beberapa responnya
13
Hasil analisis respon optimasi formula pasta ubi jalar ungu
14
Kriteria optimasi formula pasta ubi jalar ungu
21
Prediksi dan hasil verifikasi nilai respon formula optimum hasil optimasi 22
Perubahan kandungan antosianin pada tahapan proses pengolahan pasta
ubi jalar ungu
26
Perubahan warna pada tahapan proses pengolahan pasta ubi jalar ungu
27
Parameter degradasi antosianin pasta ubi jalar ungu mentah selama
penyimpanan pada suhu 30, 40, dan 50⁰C.
30
Parameter perubahan warna pasta ubi jalar ungu mentah selama
penyimpanan pada suhu 30, 40, dan 50⁰C.
32
Daya cerna pati pasta ubi jalar ungu dan pasta komersial
32
Kandungan total monomerik antosianin ekstrak pasta ubi jalar ungu
sebelum dan setelah pencernaan fraksi lambung dan usus secara in vitro 33
DAFTAR GAMBAR
1 Struktur antosianin ubi jalar ungu
5
2 Pasta ubi jalar ungu mentah pada berbagai rasio puree ubi jalar dengan
tepung kacang hijau: 1) 45,04: 51,96; 2)57,48:39,52; 3)60,00:37,00; 4)60,00:37,00;
5)42,52:54,48;
6)52,44:44,56;
7)50,00:47,00;
8)54,96:42,04;
10)60,00:37,00; 11)40,00:57,00; 12)40,00:57,00; 13)50,00:47,00.
3
4
5
6
7
8
9)40,00:57,00;
14
15
16
17
18
19
Grafik kenormalan (a) dan respon kekenyalan (b) pasta ubi jalar ungu
Grafik kenormalan (a) dan respon cohesiveness (b) pasta ubi jalar ungu
Grafik kenormalan (a) dan respon warna (b) produk pasta ubi jalar ungu
Grafik kenormalan (a) dan respon KKP (b) pasta ubi jalar ungu
Grafik kenormalan (a) dan IC50 (b) produk pasta ubi jalar ungu
Grafik kenormalan (a) dan respon kandungan antosianin (b) pasta ubi jalar
ungu
20
9 Grafik desirability pada optimasi formulasi pasta ubi jalar ungu
22
10 Struktur mikroskopik pasta ubi jalar ungu matang dengan menggunakan
SEM pada perbesaran 500 kali dan 2500 kali dengan komposisi a) 60%; b)
57,48%; c) pasta 54,96%; d) 52,44%; e) 50%; f) 45,04%; g) 42,52%; h)
40%; tanda panah p) granula pati
24
11 Skema degradasi antosianin dan pembentukan warna coklat secara
enzimatis oleh enzim polifenol oksidase dan peroksidase POD:
peroksidase; PPO: polifenol oksidase (Oren-Samir, 2009)
12 Ekstrak ubi jalar ungu segar (a); ekstrak ubi ungu kukus (b)
13 Warna ubi jalar ungu pada setiap tahap proses pengolahannya menjadi
pasta ubi jalar ungu
14 Perubahan kandungan antosianin selama penyimpanan
15 Hubungan antara ln k dengan 1/T dalam persamaan Arrhenius untuk ordo
0 (a) dan ordo 1 (b)
16 Perubahan nilai Hue (⁰H) pasta ubi jalar ungu pada berbagai suhu
penyimpanan
17 Perubahan nilai kecerahan (L) pasta ubi jalar ungu pada berbagai suhu
penyimpanan
18 Perubahan warna larutan pada fraksi simulasi sistem pencernaan lambung
dan usus: a) Ekstrak antosianin; b)Post Gastrik (PG); c) IN (setelah
ditambahkan larutan simulasi sistem pencernaan di usus); d) OUT (setelah
diasamkan)
25
26
28
29
30
31
31
34
DAFTAR LAMPIRAN
1 Prosedur analisis
2 Hasil analisis ANOVA dan persamaan polinomial
a. Respon kekenyalan
b. Respon warna
c. Respon cohesiveness
d. Respon KKP
e. Respon IC50
f. Respon antosianin
3 Proses pengolahan puree dan pasta ubi jalar ungu
39
42
42
43
43
44
44
45
46
1
1
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Sampai saat ini ketergantungan masyarakat Indonesia terhadap beras dan terigu
masih sangat tinggi. Sebanyak 60% dari total kalori yang dikonsumsi oleh
masyarakat Indonesia masih dipenuhi dari konsumsi beras (Purwono dan Purwati
(2008). Kondisi tersebut kurang menguntungkan karena dapat mempengaruhi
stabilitas ketahanan pangan nasional. Upaya mengurangi ketergantungan terhadap
beras dan terigu dapat dilakukan melalui diversifikasi pangan dengan memanfaatkan
sumber karbohidrat lokal, seperti umbi-umbian. Konsumsi umbi-umbian tidak hanya
dapat mengatasi permasalahan impor beras dan terigu, tetapi juga dapat memenuhi
kebutuhan zat gizi masyarakat dan memiliki nilai fungsional yang bermanfaat untuk
menjaga kesehatan. Hasil-hasil penelitian yang ada menunjukkan bahwa umbiumbian dapat bersifat sebagai imunomodulator dan dapat mengurangi resiko
terjadinya penyakit degeneratif, seperti kardiovaskuler, aterosklerosis, dan kanker.
Ubi jalar ungu memiliki nilai fungsional, karena mengandung antosianin cukup
tinggi. Antosianin merupakan senyawa polifenol yang memilki kapasitas antioksidan
dengan cara menangkap radikal bebas (Mazza, 2007). Beberapa penelitian
menjelaskan bahwa antosianin memiliki keuntungan fisiologi sebagai antioksidan,
antiinflamasi, relaksasi pembuluh darah, dan sebagai senyawa yang dapat
menstabilkan dinding pembuluh darah kapiler. Penelitian Yasni et al. (2009)
melaporkan bahwa kandungan rata-rata antosianin di dalam puree ubi jalar ungu
kukus sebesar 480,45 mg/L, dengan intensitas warna ungu yang paling dominan dan
kapasitas antioksidan sebesar 3160,56 ppm AAE. Kandungan antosianin tersebut
cukup tinggi dibandingkan dengan beberapa kandungan antosianin dalam jus buahbuahan, seperti jus buah stroberi, anggur dan kulit plum, dengan kandungan
antosianinnya masing-masing adalah 6, 2, dan 64 mg/L (Hernandez-Herrero and
Frutos, 2014). Namun demikian, proses pengolahan menjadi produk tertentu dapat
menyebabkan terjadinya perubahan komponen bioaktif dan sifat fungsionalnya,
sehingga manfaatnya bagi kesehatan menjadi berkurang atau bahkan hilang. Oleh
karena itu pengolahan bahan pangan sebaiknya dilakukan dengan teknologi minimal
(minimally technology) agar rusaknya komponen bioaktif yang bermanfaat bagi
kesehatan dapat dicegah.
Diversifikasi produk olahan berbahan dasar ubi jalar ungu sudah banyak
diteliti, diantaranya adalah pengolahan produk cookies. Secara in vivo, cookies
berbahan dasar ubi jalar dalam bentuk puree ataupun pati memiliki kecenderungan
untuk menjaga atau menurunkan kadar glukosa serum darah, dan menurunkan kadar
kolesterol serum darah pada tikus diabetes (Yasni et al. 2010). Namun demikian,
persepsi masyarakat terhadap produk cookies masih sebatas makanan camilan, bukan
makanan pokok. Berkaitan dengan hal tersebut, pengembangan produk pasta
berbahan dasar puree ubi jalar ungu perlu dilakukan untuk pangan pokok alternatif
yang memiliki nilai fungsional. Pengolahan puree ubi jalar ungu menjadi produk
pasta dapat dipilih karena teknologi dan peralatan yang dipergunakan cukup
sederhana dan diharapkan dapat lebih mudah diterapkan di masyarakat serta mampu
mempertahankan nilai fungsional ubi jalar ungu, yaitu memiliki kandungan
antosianin dan kapasitas antioksidan yang baik. Sampai saat ini kesadaran untuk
mengkonsumsi makanan yang memiliki fungsi bagi kesehatan masih terbatas pada
2
level konsumen menengah ke atas, sehingga pengembangan produk pasta dari segi
pasar dapat diterima oleh konsumen level menengah ke atas.
Kendala pada pengolahan produk pasta dengan puree ubi jalar ungu adalah
tidak memiliki kandungan gluten, sehingga penambahan tepung ubi jalar pada
formula pasta hanya sebagai ingredien minor. Untuk mengatasi masalah tersebut,
perlu dilakukan penelitian pengolahan puree ubi jalar ungu menjadi produk pasta
dengan penambahan sumber protein agar kandungan proteinnya meningkat dan
menghasilkan produk pasta bebas gluten. Marti et al. (2013) mengemukakan bahwa
untuk formulasi pasta bebas gluten dapat dilakukan dengan menambahkan protein,
gum, dan atau emulsifier yang bertindak sebagai pengganti gluten. Limroongreungrat
dan Huang (2007) menambahkan tepung kedelai dan isolat protein kedelai sebagai
sumber protein ke dalam formula pasta ubi jalar. Selain itu dapat pula pembuatan
pasta dilakukan dengan menambahkan sumber protein seperti Whey Protein
Concentrate (WPC), defatted soy flour (DSF), dan tepung ikan ke dalam formulanya
Gopalakrishnan et al. (2011). Hasil penelitian tersebut menunjukkan bahwa secara
struktur morfologi menggunakan Scanning Electron Microscopy (SEM), penggunaan
WPC menghasilkan formasi matrik protein-pati yang paling kuat dibandingkan
dengan penambahan DSF dan tepung ikan.
Pasta ubi jalar ungu sebagai produk yang memiliki nilai fungsional diharapkan
dapat menyediakan asupan antosianin setelah dikonsumsi. Oleh karena itu, perlu
dilakukan studi in vitro dengan melakukan simulasi sistem pencernaan pada fraksi
lambung dan usus terhadap antosianin. Uji in vitro antosianin dilakukan untuk
memperkirakan bioaksesibilitas antosianin dalam bahan pangan setelah dikonsumsi,
prosesnya cepat, aman, dan tidak memerlukan pembatasan etika (Liang et al. 2012).
Penelitian pengolahan pasta ubi jalar ungu dilakukan dengan memformulasikan
puree ubi jalar ungu, tepung kacang hijau sebagai sumber protein, dan tepung
tapioka sebagai pengikat dalam formula pasta. Penggunaan rancangan mixture
design digunakan dalam formulasi produk pasta sehingga diperoleh hasil yang
optimal dengan efisiensi waktu dan biaya yang lebih baik dibandingkan dengan
rancangan lainnya seperti RAK atau RAL karena dapat mengurangi jumlah trial and
error (Cornell, 1990). Rasio jumlah dari puree ubi jalar ungu, tepung tapioka dan
tepung kacang hijau perlu ditentukan terlebih dahulu karena akan mempengaruhi
karakteristik pasta yang dihasilkan. Selanjutnya pada pasta ubi jalar ungu dengan
karakteristik terpilih dikaji nilai fungsionalnya selama penyimpanan dan secara in
vitro.
Perumusan Masalah
Ubi jalar ungu memiliki kandungan antosianin yang cukup tinggi, dan
berfungsi sebagai antioksidan. Namun demikian kandungan dan kapasitas
antioksidan dari ubi jalar ungu cenderung menurun atau bahkan hilang akibat proses
pengolahan. Upaya pengolahan ubi jalar ungu menjadi pasta dengan teknologi
ekstrusi pada suhu relatif rendah diharapkan dapat meminimalkan kerusakan
antosianin sekaligus dapat digunakan sebagai diversifikasi produk berbahan dasar ubi
jalar ungu. Fungsi gluten dapat digantikan dengan protein lain dan pendekatan
teknologi ekstrusi yang dimodifikasi. Berkaitan dengan hal tersebut perlu dilakukan
studi untuk mempelajari optimasi proses pengolahan pasta ubi jalar ungu yang
3
memiliki sifat fungsional, dan dilanjutkan dengan analisis penurunan nilai fungsional
berdasarkan parameter kandungan antosianin pada setiap tahapan proses, serta
perubahan parameter tersebut selama penyimpanan dan analisis sifat fungsional
produk secara in vitro.
Hipotesis
Formulasi yang tepat dari campuran puree ubi jalar ungu, tepung kacang hijau
dan tepung tapioka akan menghasilkan produk pasta dengan karakteristik yang baik.
Selanjutnya dengan teknologi ekstrusi, kerusakan antosianin selama proses
pengolahan dan penyimpanan dapat diminimalkan.
Tujuan Penelitian
Penelitian ini bertujuan untuk mendapatkan formula terbaik produk pasta
berbahan dasar puree ubi jalar ungu menggunakan mixture design berdasarkan
karakteristik fisikokimia dan fungsionalnya, serta pengujian umur simpan produk
pasta ubi jalar ungu dengan parameter degradasi antosianin menggunakan model
Arrhenius.
Manfaat Penelitian
1.
2.
Dari segi teoritis, pengembangan produk pasta berbahan dasar puree ubi jalar
ungu menggunakan teknologi ekstrusi dengan suhu rendah merupakan
alternatif cara pengolahan bahan pangan, khususnya umbi-umbian yang
mengandung pigmen tertentu dan berperan sebagai senyawa antioksidan.
Dari sisi praktikal, pengembangan produk pasta berbahan dasar puree ubi jalar
ungu merupakan alternatif diversifikasi produk pengganti beras dari umbiumbian yang memenuhi zat gizi tubuh dan diketahui beberapa sifat
fungsionalnya.
Ruang Lingkup Kegiatan
Pencapaian tujuan penelitian yang telah ditetapkan dilakukan melalui beberapa
tahapan kegiatan. Pada tahap awal penelitian dilakukan persiapan bahan untuk
pembuatan produk pasta, yaitu pembuatan puree ubi jalar ungu serta karakterisasi
puree ubi jalar ungu, tepung kacang hijau, dan tepung tapioka. Karakterisasi bahan
meliputi analisis proksimat, kandungan antosianin, dan kapasitas antioksidan. Pada
tahap formulasi pasta ubi jalar ungu, dilakukan penentuan batas minimum dan
maksimum parameter uji melalui percobaan pendahuluan berdasarkan parameter
warna, tekstur, dan kehilangan karena pemasakan (KKP). Selanjutnya dilakukan
formulasi produk pasta menggunakan teknik mixture design dalam program Design
4
Expert. Respon yang diamati pada tahap ini adalah warna, tekstur, kehilangan karena
pemasakan (KKP), aktivitas antioksidan, dan kandungan antosianin. Dari formulasi
tersebut diharapkan diperoleh satu formula terbaik yang menghasilkan produk pasta
dengan karakteristik yang baik. Pada tahap berikutnya dilakukan pengujian umur
simpan berdasarkan penurunan mutu produk pasta akibat degradasi antosianin
dengan menggunakan model Arrhenius dan pengujian nilai fungsionalnya secara in
vitro.
2
TINJAUAN PUSTAKA
Ubi Jalar Ungu
Ubi jalar merupakan sumber energi yang baik dalam bentuk karbohidrat.
Berdasarkan data yang diperoleh dari Pusat Penelitian dan Pengembangan Tanaman
Pangan (2001), diketahui bahwa terdapat 12 varietas yang dihasilkan sejak tahun
1978 hingga tahun 2001. Sebagian besar varietas tersebut memilki warna kulit dan
daging kuning. Satu dari berbagai jenis ubi jalar yang ada di Indonesia adalah ubi
jalar ungu yang mulai dikembangkan di Balai Penelitian Kacang-kacangan dan
Umbi-umbian (Balitkabi) Malang. Balitkabi memilki tiga klon harapan yang
berpotensi dilepas sebagai varietas ubi jalar yang kaya antosianin dengan tetua
varietas Ayamurasaki yang berasal dari Jepang. Klon MSU 01022-12, MSU 0302810 dan RIS 03063-05 memiliki potensi hasil 20-25 ton/ha dan kadar bahan kering
tinggi (>30%). Klon harapan MSU 01022-12 tidak saja memilki tingkat produksi
cukup tinggi (25,8 ton/ha), tetapi juga mengandung senyawa antosianin sedang (33,9
mg/100g). Klon harapan MSU 03028-10 dan RIS 03063-05 memiliki rataan hasil
27,5 ton/ha, bahan kering umbi 32,5% dengan kandungan antosianin lebih besar dari
500 mg/100g berat basah (Yusuf et al. 2008). Beberapa sifat fisik dan kimia klon ubi
jalar yang telah diteliti disajikan pada Tabel 1.
Tabel 1. Komposisi fisiko-kimia dua varietas ubi jalar ungu
Sifat kimia dan fisik
Kadar air (%)
Kadar abu (%)
Kadar pati (%)
Gula reduksi (%)
Kadar lemak (%)
Kadar antosianin (mg/100g)
Aktivitas antioksidan (%)
Warna (L)
Warna (a)
Warna (b)
Sumber : Widjanarko (2013)
MSU 03028-10
60,18
2,82
57,66
0,82
0,13
1419,40
89,06
34,9
11,1
11,3
Ayamurasaki
67,77
3,28
55,27
1,79
0,43
923,65
61,24
37,5
14,2
11,5
5
Antosianin pada ubi jalar ungu
Ubi jalar ungu memiliki keunggulan dibandingkan dengan jenis ubi jalar
lainnya karena mengandung antosianin yang cukup tinggi. Keberadaan antosianin
tersebut menyebabkan ubi jalar memiliki warna ungu yang cukup kuat pada bagian
daging dan kulitnya, serta cukup stabil selama penyimpanan. Penelitian sebelumnya
menganalisis kandungan antosianin pada 4 kultivar ubi jalar ungu menunjukkan
bahwa terdapat perbedaan kadar antosianin pada keempat kultivar ubi jalar ungu
tersebut. Perbedaan tersebut didasarkan pada rasio peonodin dengan sianidin seperti
yang tertera pada Tabel 2 (Montilla et al. 2011). Menurut Suda et al. (2002) ubi jalar
ungu varitas Ayamurasaki memiliki kadar antosianin 59 mg 3-caffeoylsophoroside5-glucoside equivalents/100 mg. Kadar antosianin dalam ubi jalar ungu lebih tinggi
dibandingkkan dengan ubi jalar putih, kuning, orange yang variasi jumlahnya
bergantung pada varietasnya (Terahera et al. 2004).
Tabel 2. Komposisi utama antosianin pada ubi jalar ungu
Varietas
Chiran murasaki
Taneghasima murasaki
Naka murasaki
Purple sweet
Sumber : (Cuevas, 2010)
Peo
80,2
4,2
9,3
81,9
Persentase Pigmen
Cy
19,8
95,8
90,7
18,1
Peo/Cy
4,05
0,04
0,10
4,52
Gambar 1. Struktur antosianin ubi jalar ungu (Truong et al. 2010)
Ketertarikan konsumen terhadap kandungan antosianin terus meningkat, karena
berbagai macam manfaatnya bagi kesehatan, diantaranya dapat menghambat proses
penuaan, memiliki aktivitas anti kanker, memiliki kapasitas antioksidan, dan juga
menurunkan resiko kerusakan kardiovaskuler (Montilla et al. 2011).
Stabilitas antosianin tergantung pada suhu, cahaya, enzim, ion logam, gula,
asam askorbat, oksigen, dan adanya senyawa fenolik lainnya. Sejumlah penelitian
melaporkan bahwa degradasi antosianin pada sayuran dan buah-buahan terjadi
6
selama proses pengolahan dan penyimpanan, seperti pada proses pemanasan ekstrak
kentang ungu (kultivar Purple Majesty) dapat menyebabkan terjadinya penurunan
jumlah total antosianin yang meningkat dengan semakin tingginya suhu dan lama
pemanasan (Nayak et al. 2011).
Pengolahan Pasta
Pasta merupakan salah satu produk berbasis sereal yang cukup sederhana dari
segi bahan (semolina dan air) dan cara pengolahannya (hidrasi, pencampuran,
pembentukan, dan pengeringan). Bahan dan kondisi pengolahan berperan dalam
menentukan kualitas produk akhir pasta (Marti et al. 2013). Pada awalnya pasta
dibuat dari semolina yang mengandung gluten, namun dengan meningkatnya
kesadaran masyarakat terhadap pangan untuk kesehatan, maka produk pasta
berkembang dengan penggunaan bahan-bahan yang bebas gluten, yang kemudian
disebut sebagai pasta bebas gluten.
Optimasi proses pembuatan pasta bebas gluten dapat dilakukan dengan dua
pendekatan. Pendekatan pertama adalah dengan memanaskan pati hingga terjadi
gelatinisasi. Dalam hal ini, pada pasta konvensional yang berbahan baku semolina,
tepung yang telah diberi perlakuan pendahuluan dapat dibentuk menjadi pasta
melalui proses ekstrusi secara kontinyu. Pada pendekatan kedua, tepung alami di beri
perlakuan pendahuluan dengan uap dan diekstrusi pada suhu tinggi (di atas 100⁰C)
untuk menghasilkan gelatinisasi pati secara langsung di dalam ekstruder.
Pengolahan pasta ubi jalar dengan konsep pasta bebas gluten telah diteliti,
diantaranya oleh Limroongreungrat and Huang (2007) dan Gopalakrishnan et al.
(2011) yaitudengan penambahan sumber protein sebagai substitusi gluten yang tidak
dimiliki oleh ubi jalar.
Pembuatan pasta ubi jalar yang telah diteliti oleh Limroongreungrat et al.
(2007) dilakukan dengan cara substitusi terigu dengan tepung ubi jalar termodifikasi
melalui proses alkalin yang diformulasi dengan Defatted Soy Flour (DSF) dan Soy
Protein Concentrate (SPC). Gopalakrishnan et al. (2011) membuat pasta dari ubi
jalar ungu dengan memformulasikan tepung ubi jalar bersama whey protein
concentrate (WPC), defatted soy flour (DSF), dan tepung ikan pada konsentrasi 1020%. Pada pembuatan pasta tersebut masih digunakn tepung terigu sebanyak 27%
dan 3% tepung tapioka yang bertindak sebagai pengikat. Proses pengolahan pasta
dilakukan dengan tahapan pencampuran bahan, pengukusan, pencetakan dengan
teknik ekstrusi pada suhu dingin, dan pengeringan (Limroongreungrat and Huang,
2007dan Gopalakrishnan et al. 2011).
Umur Simpan
Umur simpan (shelf life) produk pangan adalah selang waktu saat produksi
hingga saat konsumsi produk berada dalam kondisi yang memuaskan pada sifat-sifat
penampakan, rasa, aroma, dan nilai gizi (Institute of Food and Technology /IFT,
7
1974). Penentuan umur simpan dilakukan dengan mengevaluasi suatu perubahan
faktor mutu selama periode tertentu (Singh1994).
Selama penyimpanan akan terjadi penurunan mutu, yang ditandai dengan
terjadinya perubahan atau penyimpangan suatu produk dari mutu awalnya yang
dikenal dengan istilah deteorisasi (Arpah 2007). Pada produk pasta ubi jalar ungu,
perubahan mutu dapat ditandai dengan terjadinya degradasi antosianin. Mekanisme
degradasi antosianin selama proses pengolahan dan penyimpanan sudah banyak
dipelajari sebelumnya, dan diantaranya dipengaruhi oleh suhu yang tinggi.
Fracassetti et al. (2013) menyimpan tepung wild blueberry pada suhu 25, 42, 60, dan
80⁰C, dan hasilnya menunjukkan bahwa persentase kerusakan antosianin semakin
cepat dengan semakin tingginya suhunya penyimpanan. Reduksi jumlah antosianin
pada suhu penyimpanan 60⁰C mencapai 60-85% dan pada suhu penyimpanan 80⁰C
mencapai lebih dari 90% di hari ke tiga penyimpanan. Pada suhu penyimpanan 25
dan 42⁰C, kerusakan antosianin pada waktu penyimpanan 14 hari baru mencapai 3%
saja. Hal tersebut terjadi pula pada penyimpanan jus wortel hitam pada suhu 4, 20,
dan 37⁰C. Degradasi antosianin jus wortel hitam semakin meningkat dengan semakin
tingginya suhu penyimpanan (Kirca et al. 2007).
Berdasarkan sifat antosianin yang diantaranya adalah labil terhadap suhu, maka
untuk melakukan pengujian umur simpan produk pasta ubi jalar ungu dapat
dilakukan dengan menggunakan metode akselerasi model Arrhenius (Kirca et al.
2007; Aurelio et al. 2008; Fracassetti et al. 2013).
3
METODOLOGI PENELITIAN
Waktu dan Tempat Penelitian
Penelitian dilaksanakan pada bulan Pebruari hingga bulan Desember 2014 di
Technopark Fateta dan Seafast Center IPB, serta Laboratorium Balai Besar
Penelitian dan Pengembangan Pascapanen.
Bahan dan Alat
Bahan utama yang dipergunakan pada penelitian adalah ubi jalar ungu Varietas
Ayamurasaki yang didapat dari Balai Penelitian Kacang-kacangan dan Umbiumbian, Malang, Jawa Timur, tepung tapioka dan kacang hijau yang didapat dari
pasar lokal.
Analisis kapasitas antioksidan menggunakan1,1 diphenyl -2-pycryl-hydrazyl
(DPPH), metanol, serta bahan kimia lainnya untuk analisis sifat kimia.
Alat yang digunakan adalah ekstruder, mixer, waskom, ember, timbangan,
pisau, dan sebagainya untuk proses pengolahan pasta ubi jalar ungu. Instrumen yang
8
digunakan diantaranya adalah Spektrofotometer, Chromameter, Texture Analyzer,
dan Scanning Electron Microscopic (SEM).
Metode Penelitian
A.
B.
C.
D.
E.
F.
Penelitian dilakukan melalui beberapa kegiatan berikut :
Persiapan bahan baku
Pembuatan produk pasta dan karakterisasi produk pasta terpilih
Struktur mikroskopik pasta
Kandungan antosianin selama proses produksi pasta ubi jalar ungu
Pengujian umur simpan
Pengujian nilai fungsional secara in vitro
A.
Persiapan bahan baku
1.
Pengolahan puree ubi jalar ungu
Ubi jalar ungu disortasi, dicuci, kemudian dikukus selama 45 menit, dikupas
kulitnya, bagian daging dihancurkan, dikemas dalam plastik, dan disimpan
dalam freezer sampai saat dipergunakan. Pada tahap ini dilakukan
karaketerisasi puree ubi jalar ungu, dengan parameter proksimat (Lampiran
1.A), kandungan antosianin menggunakan spektrofotometer, dan kapasitas
antioksidan dengan metode DPPH (Lampiran 1.B).
Persiapan bahan pencampur
Tepung tapioka dengan merk Rose Brand yang diperoleh dari pasar lokal dan
tepung kacang hijau yang diperoleh dengan menepungkan kacang hijau yang
diperoleh dari pasar lokal dikarakterisasi dengan parameter proksimat
(Lampiran 1.A).
2.
B.
Pembuatan produk pasta dan karakterisasi produk pasta terpilih
Produksi produk pasta mengacu pada penelitian Limroongreungrat dan Huang
(2007), Richana et al. (2009), Ajila et al. (2010), dan Gopalakrishnan (2011) yang
dimodifikasi, yaitu dengan memformulasikan puree ubi jalar ungu, tapioka, dan
tepung kacang hijau. Puree ubi jalar ungu dicampur dengan tepung tapioka dan
tepung kacang hijau, diaduk, diuleni hingga homogen. Adonan yang sudah homogen
kemudian dikukus selama 5 menit, dilanjutkan dengan pengadukan selama 2 menit.
Setelah itu dilakukan pencetakan adonan menggunakan ekstruder dengan suhu 40⁰C
dan diameter lubang 0,5 cm. Pasta yang sudah dibentuk kemudian dikeringkan dalam
pengering tipe rak pada suhu 50⁰C selama 10 jam.
Formulasi dilakukan dengan menggunakan metode mixture design dalam
piranti lunak (software) program Design Expert 7.0, untuk menentukan rasio puree
9
ubi jalar ungu dengan tepung kacang hijau di dalam adonan, dengan jumlah tepung
topioka sebanyak 3%.
Sebelum formulasi menggunakan metode mixture design dx7, dilakukan
percobaan pendahuluan untuk menentukan batas atas dan bawah puree ubi jalar ungu
dan tepung kacang hijau. Penelitian sebelumnya menetapkan penggunaan tepung ubi
jalar ungu termodifikasi sebanyak 50-100% (Limroongreungrat and Huang (2007))
dan tepung ubi jalar ungu 50-60% (Gopalakrishnan, 2011) dalam formula pasta.
Rasio puree ubi jalar dan tepung kacang hijau dalam percobaan pendahuluan adalah
40:57, 50:47; 60:37; dan 70:27 dan dilakukan analisa terhadap warna, tekstur, dan
kehilangan karena pemasakan (KKP). Berdasarkan hasil analisa tersebut diharapkan
diperoleh produk terbaik, sehingga batas atas dan bawah dapat ditetapkan serta
diformulasikan dalam mixture design dan akan diperoleh rancangan formulasi pasta.
Respon yang diamati pada formulasi pasta adalah warna, tekstur, kehilangan karena
pemasakan, aktivitas antioksidan, dan kandungan antosianin. Penentuan respon
tersebut ditetapkan berdasarkan karakteristik yang akan berubah akibat perubahan
rasio puree ubi jalar ungu dengan tepung kacang hijau. Selanjutnya pemilihan
formula solusi dilakukan berdasarkan nilai desirability terbesar, kemudian dilakukan
verifikasi. Pengukuran parameter warna, tekstur, KKP, dan sifat fungsional dapat
dilihat pada Lampiran 1.B dan 1.C.
C.
Struktur mikroskopik pasta
Pengujian struktur mikroskopik pasta dilakukan dengan teknik Scanning Electron
Microscopic (SEM). Pasta ubi jalar ungu matang dipotong secara vertikal, kemudian
dihilangkan airnya dengan cara direndam dalam etanol 35%, 50%, 75%, 95%, dan
100% secara bertahap masing-masing selama 30 menit, kemudian dilanjutkan
dengan proses pengeringan menggunakan alat Critical Point Dryer. Sampel yang
sudah kering kemudian dilapisi dengan emas dan diamati morfologi permukaannya
dengan menggunakan alat Scanning Electron Microscopy pada perbesaran 500 dan
2500 kali.
D. Kandungan antosianin selama proses produksi pasta ubi jalar ungu
Pengujian kandungan antosianin selama proses pengolahan ubi jalar ungu
dilakukan dengan menggunakan metode perbedaan pH (Lampiran 1B.)
E. Pengujian umur simpan
Pengujian umur simpan produk pasta dilakukan dengan metode akselerasi.
Penyimpanan diatur diluar kondisi normal agar produk dapat lebih cepat rusak
sehingga umur simpan dapat ditentukan. Pengujian umur simpan dilakukan dengan
mempertimbangkan keadaan dan faktor yang mempercepat kerusakan produk pasta.
10
Antosianin merupakan senyawa aktif yang ingin dipertahankan keberadaannya pada
produk pasta ubi jalar ungu dan cukup sensitif terhadap suhu. Orde reaksi degradasi
antosianin ditentukan dengan cara memplotkan data sebagai fungsi dari lama
penyimpanan dan penurunan konsentrasi antosianin, kemudian ditentukan nilai
konstanta laju reaksinya (k) pada masing-masing suhu pada ordo nol dan ordo satu.
Stabilitas antosianin terhadap perbedaan suhu dapat dilihat dari nilai waktu paruhnya
(t1/2). Nilai waktu paruh yang besar menunjukkan stabilitas yang lebih baik.
Persamaan kinetika ordo nol : Ct = C0 - Kt ................................. (1)
Persamaan kinetika ordo satu : ln (Ct) = ln (C0)-kt...................... (2)
Waktu paruh ordo nol
: t1/2 =
Waktu paruh ordo satu
: t1/2 = -
..................................... (3)
................................. (4)
Selain itu, untuk menentukan pengaruh suhu terhadap laju proses degradasi
antosianin digunakan model persamaan Arrhenius, dengan rumus:
Keterangan :
C0
= konsentrasi antosianin pada lama penyimpanan hari ke-0
Ct
= konsentrasi antosianin pada lama penyimpanan hari ke-t
k
= konstanta penurunan mutu
= konstanta (faktor frekuensi, tidak tergantung suhu)
Ea
= energi aktivasi
T
= suhu mutlak (K)
R
= konstanta gas; 8,314 J/molK
Energi aktivasi dan
ditentukan dari slop dan intersep hasil regresi linier antara ln
k dan 1/T.
Pengujian umur simpan pada produk pasta ubi jalar ungu dilakukan terhadap
10 gram produk yang dikemas dengan kemasan aluminium foil dan disimpan dalam
ruangan bersuhu 30, 40, dan 50⁰C selama 28 hari. Pengukuran kandungan antosianin
dilakukan pada hari ke-0 dan setiap 4 hari selama 28 hari.
F.
Pengujian nilai fungsional secara in vitro
Pengujian nilai fungsional pasta ubi jalar ungu dilakukan terhadap parameter
daya cerna pati dan bioaksesibilitas antosianin secara in vitro dengan simulasi sistem
pencernaan fraksi lambung dan usus.
11
4
A.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Persiapan bahan baku
Pada tahap awal penelitian dilakukan persiapan bahan baku dan karakterisasi
dari masing-masing bahan baku tersebut, yaitu puree ubi jalar ungu, tepung kacang
hijau, dan tepung tapioka. Puree ubi jalar ungu dipilih sebagai bahan baku dalam
pembuatan pasta karena teknologi pengolahannya yang cukup sederhana dan dapat
mempertahankan sifat fungsional dari ubi jalar ungu lebih baik dibandingkan dengan
ubi jalar ungu dalam bentuk tepung. Tepung kacang hijau diperoleh melalui tahapan
penggilingan biji kacang hijau beserta kulitnya, kemudian disaring dengan ayakan
berukuran 80 mesh. Kulit kacang hijau tidak dibuang pada saat penggilingan agar
kandungan serat pada produk yang dihasilkan tetap dapat dimanfaatkan. Tepung
tapioka yang digunakan bermerk Roosbrand dan diperoleh dari pasar di sekitar
Bogor.
Tahap karakterisasi bahan baku dilakukan untuk memperoleh informasi sifat
kimia dan fungsional dari masing-masing bahan baku yang digunakan dalam
pembuatan produk pasta. Karakterisasi menunjukkan bahwa puree ubi jalar ungu
yang digunakan dalam pembuatan produk pasta memiliki sifat fungsional sebagai
antioksidan, dengan kapasitas antioksidan sebesar 52791,84 ppm asam askorbat
ekuivalen (AAE) dan kadar antosianin 156,38±3,55 mg/100g. Tepung kacang hijau
memiliki kandungan protein yang cukup tinggi, yaitu 21,99 %, dan dalam pembuatan
produk pasta bebas gluten berfungsi sebagai pengganti gluten, karena puree ubi
jalar ungu tidak dimiliki gluten. Tepung tapioka digunakan sebagai bahan pengikat
dalam formula pasta, sehingga memperkuat matrik protein pati yang berperan dalam
membentuk tekstur produk yang dihasilkan. Karakteristik bahan baku pembuat pasta
ubi jalar ungu dapat dicermati pada Tabel 3.
Tabel 3.Karakteristik bahan baku pasta ubi jalar ungu
Kadar air (%)
Kadar protein (%)
Aktivitas antioksidan
(ppm AAE)
Kandungan antosianin
(mg/100g)
Puree ubi jalar ungu
69,54±0,18
1,35±0,004
52791,84±42,33
156,38±3,55
Jenis Bahan
Tepung Kacang Hijau
7,58±0,02
21,99±0,110
-
Tepung Tapioka
10,77±0,12
0,48±0,012
-
12
B. Produksi produk pasta dan karakterisasi produk pasta terpilih
Penentuan Batas Atas dan Bawah Puree Ubi Jalar Ungu dan Tepung Kacang
Hijau dalam Formula
Formulasi awal dilakukan untuk menentukan batas atas dan bawah porsi
puree ubi jalar ungu dan tepung kacang hijau di dalam formula pasta yang akan
dioptimasi menggunakan mixture design pada piranti lunak dx7. Hasil analisis
menunjukkan bahwa penambahan jumlah puree ubi jalar ungu yang semakin tinggi
menyebabkan nilai kapasitas antioksidan dan kandungan antosianin semakin besar,
tetapi memiliki karakteristik produk pasta yang semakin buruk. Hasil formulasi awal
pembuatan pasta ubi jalar ungu disajikan pada Tabel 4.
Tabel 4. Karakteristik pasta ubi jalar ungu
Karakteristik produk
Komposisi puree ubi jalar ungu:tepung kacang hijau
70:27
60:37
50:47
40:57
Waktu pemasakan optimal (menit)
1
2
3
8
Kekenyalan (mm)
*
1,11±0,25
1,38±0,30
2,67±1,40
Cohesiveness
0,29±0,08
0,29±0,08
0,43±0,20
KKP (%)
28,26±1,18
17,89±2,05
17,09±0,11
Warna (°Hue)
2,70±1,76
26,75±3,03
45,21±1,92
Keterangan : * : produk sangat rapuh sehingga hancur saat pemasakan
Pada formula pasta dengan rasio puree ubi jalar ungu dan tepung kacang
hijau 70:27 menghasilkan produk pasta yang sangat rapuh saat pemasakan, dengan
waktu pemasakan yang sangat singkat. Pada formula pasta dengan rasio puree ubi
jalar ungu dan tepung kacang hijau 60:37 menghasilkan pasta ubi jalar ungu yang
bentuknya masih dapat dipertahankan walaupun waktu pemasakan optimal relatif
singkat. Hasil analisis juga menunjukkan bahwa kekenyalan dan cohesiveness pasta
semakin besar dengan semakin rendahnya porsi puree ubi jalar ungu di dalam
formula. Kehilangan karena pemasakan (KKP) produk menunjukkan penambahan
rasio jumlah puree ubi jalar ungu dan tepung kacang hijau 40:57 memberikan nilai
terkecil, yaitu 17,09%. Nilai KKP menunjukkan banyaknya padatan yang terlarut
dalam air selama pemasakan. Semakin besarnya nilai KKP produk menunjukkan
produk yang semakin rapuh. KKP tersebut dipengaruhi oleh pembentukan matrik
protein pati, kandungan amilosa bahan, dan juga derajat gelatinisasi patinya.
Kandungan amilosa tepung yang tinggi dapat menghasilkan produk dengan tekstur
yang baik dan nilai KKP yang rendah (Marti and Pagani, 2013). Dari segi warna,
produk memiliki kisaran warna 2,7-45,21⁰H. Pada kisaran nilai °Hue tersebut
produk berwarna merah keuangan.
Dengan demikian ditetapkan batas atas untuk puree ubi jalar ungu didalam
formula sebesar 60% dan batas bawah tepung kacang hijau sebesar 37%. Formula
yang diperoleh diharapkan menghasilkan produk pasta ubi jalar ungu yang baik dan
13
memiliki nilai fungsional yang baik, yaitu memiliki kapasitas antioksidan dan
antosianin yang tinggi. Dengan demikian ditetapkan pula batas bawah puree ubi
jalar yang akan digunakan adalah sebesar 40% dalam formula dengan batas atas
tepung kacang hijau sebesar 57%.
Optimasi Formula Pengolahan Pasta Ubi Jalar Ungu dengan Mixture Design
Rancangan formulasi yang diperoleh melalui aplikasi Program Design Expert
7.0 dengan beberapa responnya disajikan pada Tabel 5. Respon yang dianalisis
merupakan karakteristik produk setelah produk dimasak.
Tabel 5. Rancangan formulasi pasta ubi jalar ungu dengan Program Design Expert
7.0 dengan beberapa responnya
Formula
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
Proporsi komposisi
bahan (%)
Puree ubi Tepung
jalar ungu
kacang
hijau
45,04
51,96
57,48
39,52
60,00
37,00
60,00
37,00
42,52
54,48
52,44
44,56
50,00
47,00
54,96
42,04
40,00
57,00
60,00
37,00
40,00
57,00
40,00
57,00
50,00
47,00
Respon
Kekenyalan
(mm)
4,14
1,06
0,78
0,13
2,66
1,37
2,52
1,21
3,58
0,91
1,88
1,74
1,16
Cohesiveness
Warna
(⁰H)
KKP
(%)
IC50
(%)
0,43
0,33
0,39
0,33
0,48
0,29
0,33
0,42
0,46
0,28
0,50
0,46
0,44
338,18
333,56
328,41
329,5
334,15
326,03
333,19
322,94
337,42
327,43
338,33
343,33
334,04
16,35
18,75
28,43
30,39
17,18
19,70
16,36
27,15
11,04
28,00
13,43
17,90
15,51
19,33
11,68
10,57
10,21
38,74
20,00
28,52
13,53
69,56
12,91
55,67
66,45
43,10
Antosianin
(mg/L)
42,42
77,73
104,54
107,62
40,08
41,75
52,10
56,78
33,62
100,54
29,56
35,34
54,52
Hasil percobaan menunjukkan bahwa rancangan formula dari program
Design Expert 7.0 menghasilkan produk pasta yang baik sebelum dimasak, walaupun
secara fisik menunjukkan adanya perbedaan untuk setiap produknya pada formula
yang berbeda. Perbedaan utama yang nampak dari produk adalah warna produk.
Pasta dengan komposisi puree ubi jalar ungu yang lebih banyak memiliki warna
yang lebih cerah dan lebih ungu, sedangkan pasta dengan komposisi tepung kacang
hijau yang lebih banyak menunjukkan warna yang lebih gelap dan kemerahan. Dari
segi tekstur, pasta dengan komposisi puree ubi jalar ungu yang lebih banyak nampak
lebih rapuh dan tipis, sedangkan pasta dengan komposisi tepung kacang hijau yang
lebih banyak menunjukkan tekstur yang lebih kompak, kokoh, dan tebal. Produk
pasta ubi jalar ungu sebelum pemasakan sesuai dengan formula berdasarkan
rancangan formulasi dengan program Design Expert 7.0 dapat disimak pada Gambar
14
2, dan hasil analisis respon formula pasta ubi jalar ungu dengan menggunakan
program Desiagn Expert 7.0 disajikan pada Tabel 6.
1
2
6
7
3
11
5
4
8
9
12
13
10
Gambar 2. Pasta ubi jalar ungu mentah pada berbagai rasio puree ubi jalar dengan
tepung kacang hijau: 1) 45,04: 51,96; 2)57,48:39,52; 3)60,00:37,00; 4)60,00:37,00;
5)42,52:54,48; 6)52,44:44,56;
7)50,00:47,00;
8)54,96:42,04;
10)60,00:37,00; 11)40,00:57,00; 12)40,00:57,00; 13)50,00:47,00.
9)40,00:57,00;
Tabel 6. Hasil analisis respon optimasi formula pasta ubi jalar ungu
Respon
Model
Kekenyalan
Linier
Cohesiveness
Linier
Warna
Linier
KKP
Linier
Kapasitas
antioksidan
Antosianin
Linier
Kubik
p-value
Model
Lack
of
Fit