13
III. METODOLOGI
3.1. Bahan dan Alat
Bahan baku yang digunakan pada penelitian ini adalah rumput laut jenis Gracilaria verrucosa hasil budidaya di Desa Langensari, Subang. Bahan kimia yang digunakan berupa asam asetat teknis
CH
3
COOH dengan konsentrasi 0,5, 1, dan 1,5, CaO 0,5, natrium bisulfit, dan aquades.
Peralatan yang digunakan dalam penelitian antara lain baskom, pengaduk, gelas piala 2L, panci stainless steel, termometer, pipet volumetrik, kompor, hydraulic press, kain penyaring, disk mill, dan
freezer. Peralatan lainnya yang digunakan untuk analisa kandungan kimia bahan baku adalah cawan porselin, oven, tanur serta alat-alat gelas seperti erlenmeyer, gelas piala, labu takar, gelas ukur, pipet,
dan buret. Dan alat-alat yang digunakan untuk analisa tepung agar diantaranya adalah pH meter, timbangan, termometer, texture analyzer model TA-XT2i, dan penangas air. Beberapa alat dapat
dilihat pada Gambar 4
Gambar 4. Alat texture analyzer model TA-XT2i dan hydraulic press atas dan alat disk mill bawah
3.2. Metode Penelitian
Penelitian ini dilaksanakan menjadi empat tahap, yaitu 1 Penelitian pendahuluan diantaranya karakterisasi komposisi kimia bahan baku dan penentuan konsentrasi natrium bisulfit, 2 rancangan
kombinasi dan respon, 3 Penentuan faktor Respon Permukaan yang berpengaruh terhadap rendemen
14 dan mutu tepung agar, dan 4 Validasi kondisi optimum. Diagram alir tahapan penelitian dapat dilihat
pada Gambar 5.
Gambar 5. Diagram alir tahapan penelitian
3.2.1. Penelitian Pendahuluan
Penelitian pendahuluan bertujuan untuk menganalisis komposisi kimia bahan baku, serta mencari konsentrasi natrium bisulfit yang tepat untuk digunakan dalam penelitian utama. Analisis
proksimat dari bahan baku meliputi analisa kadar air, kadar abu, kadar protein, kadar lemak, kadar karbohidrat by differences, dan kadar serat kasar. Prosedur analisis proksimat ini disajikan pada
Lampiran 1. Bahan pemucat yang digunakan adalah natrium bisulfit NaHSO
3
dengan tingkat konsentrasi 0,01 ; 0,02 ; 0,03 ; 0,04 ; 0,05 dan tanpa penambahan natrium bisulfit kontrol. Pemucatan
dilakukan setelah ekstraksi rumput laut dan pengamatan dilakukan secara visual terhadap warna agar setelah dilakukan pengeringan. Selain itu diukur pula kadar air, kadar abu, pH, dan kekuatan gel dari
agar untuk membandingkan dengan mutu dari standar yang sudah ditetapkan untuk agar-agar. Bobot tiap sampel sebesar 100 gram rumput laut kering dengan konsentrasi CH
3
COOH 1 dan lama perendaman satu jam. Suhu dan waktu yang digunakan saat ekstraksi rumput laut adalah 90
o
C dan 30 menit. Pemilihan suhu dan waktu ekstraksi pada penelitian pendahuluan berdasarkan titik pusat untuk
penelitian utama.
3.2.2. Rancangan Kombinasi Faktor dan Respon
Tahapan berikutnya yang dilakukan adalah penentuan rancangan kombinasi dari faktor-faktor terpilih dan menentukan respon yang akan dianalisis. Penentuan dari nilai variabel-variabel yang
diteliti adalah faktor yang diduga berpengaruh terhadap rendemen dan kekuatan gel dari agar-agar. Faktor-faktor tersebut diantaranya yaitu pengaruh penambahan konsentrasi CH
3
COOH, suhu ekstraksi, dan waktu perendaman asam asetat, sedangkan untuk variabel respon yang akan dianalisis
adalah rendemen, kekuatan gel, kadar air dan kadar abu. Hubungan antara kode taraf dan nilai taraf dari faktor dapat dilihat pada Tabel 5. Sedangkan
untuk rancangan kombinasi dari faktor-faktor disajikan pada Tabel 6. Rancangan pada percobaan orde kedua ini terdiri dari faktorial 2
3
ditambah dengan 6 center point dan 6 axial point, sehingga total pengamatan yang dilakukan berjumlah 20 pengamatan, dengan nilai α = 1,682.
Mulai Penelitian Pendahuluan
Rancangan Kombinasi dan Respon Analisis Kombinasi Faktor dan Optimasi Respon Permukaan
Validasi Kondisi Optimum Selesai
15 Pada penerapannya proses ekstraksi rumput laut dilakukan mengikuti rancangan dari
kombinasi variabel yang didapatkan dari rancangan faktorial. Program yang digunakan untuk mendapatkan kombinasi dari hubungan variabel dengan taraf adalah program Design Expert 7.0.0
DX 7.0.0. Tahapan proses ekstraksi rumput laut disajikan pada skema proses pengolahan agar-agar yang disajikan pada Lampiran 2. Metode ekstraksi yang digunakan pada penelitian merupakan
modifikasi dari metode Armeidy 1992 dan Istini et al. 1986. Tabel 5. Taraf dari beberapa faktor
Faktor Kode
Taraf -1,682
-1 1
1,682
Konsentrasi asam asetat X
1
0,16 0,5
1 1,5
1,84 Waktu perendaman jam
X
2
0,16 0,5
1 1,5
1,84 Suhu ekstraksi
o
C X
3
81,59 85
90 95
98,41 Tabel 6. Rancangan percobaan pada optimasi rendemen dan mutu agar-agar
Run
X
1
X
2
jam X
3
o
C Y
1 -1
-1 -1
Y
1
2 1
-1 -1
Y
2
3 -1
1 -1
Y
3
4 1
1 -1
Y
4
5 -1
-1 1
Y
5
6 1
-1 1
Y
6
7 -1
1 1
Y
7
8 1
1 1
Y
8
9 -1,682
Y
9
10 1,682
Y
10
11 -1,682
Y
11
12 1,682
Y
12
13 -1,682
Y
13
14 1,682
Y
14
15 Y
15
16 Y
16
17 Y
17
18 Y
18
19 Y
19
20 Y
20
3.2.3. Analisis Kombinasi Faktor dan Optimasi Respon Permukaan
Pengolahan data dilakukan dengan Design-Expert DX 7 prosedurnya adalah sebagai berikut: 1.
Data yang dimasukkan pada rancangan komposit terpusat CCD yaitu 3 faktor diantaranya adalah faktor konsentrasi asam asetat X
1
, faktor waktu perendaman X
2
, dan suhu ekstraksi X
3
pengulangan pada data adalah 6 pengulangan pada titik tengah, respon pada rancangan komposit terpusat terdiri dari 4 respon, yaitu adalah respon rendemen, kekuatan gel, kadar air
dan kadar abu. 2.
Pendugaan awal pada data dilakukan dengan melihat bagian fit summary untuk menentukan model persamaan yang disarankan suggested oleh program.
16 3.
Selanjutnya dilakukan analisis sidik ragam ANOVA dengan model yang sudah terpilih. Model berpengaruh nyata jika nilai p-value kurang dari 0,05 peluang kesalahan kurang dari 5,
sedangkan model bersifat tidak berpengaruh nyata jika nilainya lebih dari 0,1 peluang kesalahan lebih dari 10. Selain model, dianalisis juga nilai p-value
“Prob F” pada lack of fit 4.
Kemudian dilakukan analisis pada R
2
untuk mengetahui kuadrat korelasi antara variabel yang digunakan sebagai predictor X dan variabel yang memberikan response Y, R
2
0,8 menunjukan varian model bagus.
5. Setelah didapatkan model yang dianggap paling sesuai akan ditampilkan di dalam sebuah
contour plot grafik dua dimensi atau grafik tiga dimensi. 6.
Langkah berikutnya pengoptimalan ditentukan kriteria yang meliputi variabel dan setiap respon yang mempengaruhi. Pada tahap ini ditentukan goal yang ingin dicapai, batasan dari goal, dan
bobot kepentingan. 7.
Langkah terakhir adalah program Design-Expert 7 akan menampilkan beberapa solusi optimal dengan nilai desirability yang berbeda. Solusi optimal yang memiliki nilai desirability mendekati
1 cenderung dipilih sebagai solusi terbaik.
3.2.4. Validasi Kondisi Optimum
Tahap terakhir adalah validasi kondisi optimal pada respon rendemen, kekuatan gel, kadar air dan kadar abu yang telah diprediksi oleh program Design Expert 7.0.0. Tahap validasi bertujuan untuk
membuktikan nilai respon dari solusi kombinasi faktor yang direkomendasikan. Setelah dilakukannya tahap pengujian validasi, hasil nilai respon aktual yang didapatkan pada tahap tersebut kemudian
dibandingkan dengan nilai respon prediksi yang dihasilkan oleh program Design Expert 7.0.0.
3.3. Prosedur Penelitian
Bahan baku rumput laut dikarakterisasi komposisi kimianya seperti kadar air, kadar abu, kadar protein, kadar lemak, kadar serat kasar dan kadar karbohidrat by difference. Tahapan penelitian
selanjutnya adalah ekstraksi rumput laut hingga diperoleh filtrat agar-agar. Rumput laut Gracilaria verrucosa terlebih dahulu disortasi, setelah itu rumput laut terpilih ditimbang sebanyak 100 gram.
Selanjutnya dilakukan proses pencucian dengan air mengalir sampai rumput laut bebas dari kotoran dan kerang-kerang. Kemudian rumput laut direndam dengan larutan CaO 0,5 selama lima menit,
setelah itu kembali dicuci dengan air mengalir, dan dilanjutkan dengan proses perendaman dengan larutan asam asetat CH
3
COOH dengan tiga perlakuan konsentrasi, sedangkan untuk waktu perendaman disesuaikan dengan tiga perlakuan waktu. Setelah proses perendaman dengan larutan
asam, selanjutnya dilakukan proses pencucian dengan air mengalir hingga pH netral. Rumput laut yang sudah netral selanjutnya diekstrak dengan menggunakan air destilata. Perbandingan rumput laut
dengan air destilata adalah 1:20. Ekstraksi dilakukan pada suhu 85-95
o
C selama 45 menit. Proses penyaringan dilakukan dengan menggunakan alat pompa hidrolik hydraulic press tanpa
menggunakan panas. Filtrat yang diperoleh selanjutnya dipucatkan dengan menggunakan natrium bisulfit yang berkisar antara 0,1- 0,5 dan kemudian dilakukan gelifikasi sampai menjadi agar-agar.
Setelah itu dilakukan pembekuan pada suhu -20
o
C selama 24 jam. Setelah 24 jam, agar-agar yang sudah menjadi es didiamkan pada suhu ruang sampai semua es mencair. Agar beku yang telah
mencair kemudian dikeringkan dalam oven bersuhu 50
o
C selama kurang lebih 24 jam. Lembaran agar yang telah kering kemudian dikecilkan ukurannya dengan menggunakan alat disk mill sehingga
menjadi tepung agar. Selanjutnya tepung agar dianalisis rendemen, kekuatan gel, kadar air, dan kadar abu. Skema proses proses ekstraksi dapat dilihat pada Lampiran 2.
17
IV. HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1. Penelitian Pendahuluan
4.1.1. Analisa Komposisi Kimia Rumput Laut Gracilaria verrucosa
Analisa komposisi kimia rumput laut bertujuan untuk mengetahui kondisi awal dari rumput laut jenis Gracilaria verrucosa yang dibudidayakan di Desa Langensari, Subang, Jawa Barat dengan
salinitas air 6 ppm dan umur rumput laut 1,5 bulan. Analisa komposisi kimia yang dilakukan terhadap bahan baku meliputi analisa kadar air, kadar abu, kadar protein, kadar lemak, kadar serat kasar dan
kadar karbohidrat by difference. Hasil analisa komposisi kimia dapat dilihat pada Tabel 7. Tabel 7.Hasil analisa komposisi rumput laut Gracilaria verrucosa
Komponen Jumlah
Kadar Air bb 10,75
Kadar Protein bb 9,63
Kadar Karbohidrat by difference bb 58,46
Kadar Lemak bb 0,40
Kadar Serat Kasar bb 8,28
Kadar Abu bb 12,48
Terdapat perbedaan antara hasil analisa komposisi kimia yang dilakukan dengan hasil analisa komposisi kimia pada rumput laut Gracilaria sp yang dilakukan oleh Soegiarto 1978 yang disajikan
pada Tabel 1. Kadar air rumput laut Gracilaria verrucosa hasil budidaya Subang ini memiliki tingkat kekeringan yang cukup tinggi dibandingkan dengan literatur. Tingginya kadar air juga dapat
menentukan mutu dari agar-agar yang nantinya dihasilkan, karena dengan kandungan air yang tinggi kapang dapat tumbuh apabila rumput laut tersebut disimpan dalam jangka waktu tertentu.
Kadar abu berasal dari garam-garam air laut yang berdifusi ke dalam jaringan rumput laut. Kadar abu yang tinggi pada hasil analisa dapat disebabkan oleh faktor lingkungan, salah satunya
adalah musim dan kadar garam. Tingginya kadar abu hasil analisis sebesar 12,48, disebabkan oleh besarnya penguapan, pergerakan air laut dan sirkulasi air tawar di perairan tersebut. Rumput laut yang
dianalisis saat itu diambil pada musim kemarau dimana penguapan air laut sangat tinggi menyebabkan kadar garam juga meningkat.
Menurut Kadi dan Atmadja 1988 kualitas rumput laut dipengaruhi cahaya, suhu, pH, dan unsur hara. Cahaya, suhu, pH, dan unsur hara akan berpengaruh terhadap fotosintesa. Fotosintesa
merupakan proses perubahan zat anorganik menjadi zat organik, sehingga secara tidak langsung akan menentukan kandungan protein, lemak, serat kasar, dan karbohidrat rumput laut. Komponen dari
karbohidrat pada rumput laut juga memiliki kadar yang cukup tinggi, karena karbohidrat sebagian besar terdiri dari agar-agar dan serat kasar yang merupakan selulosa. Rumput laut merupakan tanaman
primitif yang mengandung selulosa sebagai jaringan pendukung. Karbohidrat yang terkandung pada bahan baku salah satu unit polisakarida penyusun agar-agar sebagai senyawa utama yang
dimanfaatkan pada penelitian ini.
4.1.2. Penentuan Konsentrasi Bahan Pemucat
Bahan pemucat yang dipilih pada penelitian ini adalah natrium bisulfit NaHSO
3
. Matsuhashi 1977 mengemukakan bahwa bahan pemucat seperti kalsium hipoklorit atau sodium bisulfit dapat
menghasilkan produk dengan warna yang lebih terang. Tujuan dilakukannya pemucatan adalah agar
Kategori