Karakteristik Kimia Moromi dan Kecap Manis

III. HASIL DAN PEMBAHASAN

Pada penelitian ini ada empat jenis produk yang berupa moromi M, moromi yang mengalami perlakuan pemanasan MP, kecap dengan gula merah KGM dan kecap dengan gula pasir KGP. Adanya empat jenis produk ini diharapkan dapat menjelaskan pengaruh proses pengolahan terutama pemanasan dan jenis gula yang digunakan terhadap kemampuan aktivitas antioksidannya.

A. Karakteristik Kimia Moromi dan Kecap Manis

Karakteristik kimia moromi dan kecap manis meliputi: kandungan padatan, air, protein, lemak, karbohidrat, gula pereduksi dan asam amino. Kandungan padatan produk M sebesar 34 o brix, sedangkan MP 36 o brix, KGM 65 o brix dan KGP 77 o brix Tabel 4.1. Adanya perbedaan kandungan padatan ini menyebabkan perbedaan viskositas dari ke empat produk. Kecap KGP memiliki kekentalan yang paling tinggi bahkan cenderung pekat. Perbedaan viskositas ini disebabkan oleh proses pemanasan dan komponen yang terdapat dalam produk. Pada produk KGM dan KGP selain mengalami proses pemanasan dengan waktu yang lebih lama juga dilakukan penambahan gula sebesar 48. Pengukuran total padatan merupakan gambaran dari total kandungan komponen produk yang larut dalam air, terutama terdiri dari jumlah total gula dan beberapa komponen lain seperti protein dan asam. Nilai pH untuk produk M 4.81, produk MP 4.85, produk KGM 4.55 dan produk KGP 4.97 tidak berbeda nyata dengan adanya perbedaan waktu pemanasan dan penambahan gula Lampiran 1. Karakteristik kimia lainnya dari ke empat produk M, MP, KGM dan KGP dapat dilihat pada Tabel 4.1 Kadar air berhubungan dengan lama pemanasan dan penambahan gula pada produk. Perubahan kadar air dari produk M 66.99 menjadi 63.98 pada produk MP sebagian besar disebabkan proses penguapan karena adanya prosess pemanasan pada suhu 100 o C selama 20 menit pada produk MP. Demikian juga perubahan kadar air pada produk KGM dan KGP karena adanya penambahan gula sebesar 48 dan pemanasan lebih lama 65 menit. Kadar air dari KGP 29.78 lebih kecil daripada KGM 44.34 hal ini diduga karena pada KGP banyak mengandung sukrosa yang sifatnya higroskopis. Gula yang dipergunakan pada pembuatan kecap KGP adalah gula pasir, dimana komponen terbesarnya adalah sukrosa. Pada waktu pemanasan air yang diikat KGP banyak teruapkan, melalui proses kondensasi air diikat kemudian air mudah dilepaskan secara dehidrasi. Pada KGM menggunakan gula merah dimana pada gula merah tidak hanya mengandung gula tetapi juga mengandung protein, lemak, abu dan asam-asam organik dimana komponen – komponen ini kurang higroskopis, sehingga dengan adanya proses pemanasan pada pembuatan kecap KGM, kadar air akhir yang tercapai pada KGM masih lebih besar dibandingkan KGP. Tabel 4.1 Karakteristik kimia moromi dan kecap manis bk Komponen Moromi kecap manis tanpa pemanasan dengan pemanasan dengan gula kelapa dengan gula pasir Air 66.99 ± 0.08 d 63.98 ± 0.60 c 44.34 ± 0.66 b 29.78 ± 0.18 a Lemak 1.06 ± 0.04 c 1.01 ± 0.04 c 0.56 ± 0.03 b 0.27 ± 0.02 a Protein 25.30 ± 0.96 b 25.56 ± 2.51 b 8.57 ± 0.31 a 7.18 ± 0.21 a Karbohidrat by difference Gula pereduksi Tot. padatan o brix 33.22 ± 1.09 c 3.15 ± 0.04 c 34 ± 1.35 a 35.26 ± 3.10 c 3.39 ± 0.04 c 36 ± 1.41 b 76.70 ± 0.03 b 11.39 ± 0.07 b 65 ± 1.44 c 81.32 ± 0.22 a 9.46 ± 0.76 a 77 ± 1.39 d Keterangan: bk: persen berat kering Angka yang diikuti dengan huruf yang sama pada masing-masing pengamatan tiap produk menunjukkan tidak berbeda nyata pada taraf 5 Pada kadar protein produk MP 25.56 dan M 25.30 tidak berbeda nyata. Hal ini karena perubahan produk M menjadi produk MP hanya melibatkan proses pemanasan selama 20 menit pada suhu 100 o C. Demikian juga kadar protein pada produk KGM dengan kadar protein pada KGP tidak berbeda nyata. Kadar protein produk KGM sedikit lebih besar daripada produk KGP hal ini dikarenakan pada gula merah yang dipergunakan untuk pembuatan produk KGM mengandung kadar protein sebesar 0.12 Lampiran 1, sedangkan gula pasir yang dipergunakan untuk pembuatan produk KGP tidak mengandung protein. A.1 Reaksi Gula pada Moromi yang Dipanaskan Pada moromi terdapat gula reduksi dengan kadar sebesar 3.15 dan protein sebesar 25.29 Tabel 4.1, dengan adanya proses pemanasan pada produk MP, KGM dan KGP akan sangat memungkinkan terjadinya reaksi Maillard. Reaksi pembentukan warna dan flavor pada kecap manis terjadi karena reaksi Maillard Hashiba 1978. Menurut Whistler dan Daniel 1985 Reaksi Maillard merupakan reaksi antara gugus karbonil terutama dari gula pereduksi dengan gugus amino terutama dari asam amino, peptida dan protein. Dugaan pada produk M, MP, KGM dan KGP terjadi reaksi Maillard selain karena adanya gula dan asam amino juga didukung dari data spektrum uv-vis produk M, MP, KGM dan KGP yang maksimal pada kisaran panjang gelombang 380 - 400 nm Gambar 4.1. Kisaran panjang gelombang 380 – 400 nm mengindikasikan adanya senyawa produk reaksi Maillard. Hasil penelitian Namiki et al 1983 mendapatkan peak maksimum pigmen merah yang menunjukkan produk reaksi Maillard berasal dari sistem model DHA-casein dan DHA-ovalbumin terdapat pada panjang gelombang 385 nm. Gula merah yang dipergunakan pada pembuatan kecap manis KGM dalam penelitian ini juga mempunyai peak maksimal pada panjang gelombang 387 nm Gambar 4.2. Hasil penelitian dari Nurhayati 1996 menunjukkan bahwa gula merah yang dipergunakan pada pembuatan kecap manis memberikan flavor kecap manis yang mengandung banyak senyawa produk reaksi Maillard. 0,5 1 1,5 2 2,5 200 250 300 350 400 450 500 panjang gelombang nm a b s o rb a n s i Gambar 4.1. Spektrum UV-Vis produk M x, MP , KGM dan KGP 0,5 1 1,5 2 2,5 200 250 300 350 400 450 500 panjang gelombang nm a b s o rb a n s i Gambar 4.2. Spektrum UV-Vis gula merah Kecap manis mengandung gula seperti sukrosa 28.05, glukosa 13.24 dan fruktosa 11.93 Judoamidjojo 1986. Sukrosa yang terdapat pada KGM dan KGP diduga terlibat dalam reaksi Maillard dalam bentuk disakaridanya maupun setelah terbentuk gula-gula reduksinya. Pada proses pemanasan kecap KGP, gula pasir sukrosa diduga mengalami invertasi dan atau hidrolisis sehingga menjadi glukosa dan fruktosa. Proses invertasi ini dimungkinkan karena kecap dalam suasana asam pH 4.97 dan adanya pemanasan. Hal ini sejalan dengan pendapat dari Kim dan Harris 1988 yang menyatakan bahwa sukrosa dalam bahan pangan dapat mengalami hidrolisis dalam keadaan asam atau adanya perlakuan dengan temperatur tinggi. Pada sistem model sukrosa – lisin dengan pH 4.45, sukrosa mengalami hidrolisis sebesar 14.8. Hasil analisis gula reduksi pada gula pasir didapatkan sebesar 15.75 Lampiran 1. Adanya gula reduksi ini akan bereaksi dengan asam-asam amino dari moromi sebagai bahan baku kecap manis untuk menghasilkan produk- produk reaksi Maillard, sehingga pada kecap manis KGP terdapat gula reduksi sebesar 9.46. Fallico et al 2008 mendapatkan produk reaksi Maillard berupa 5-hidroksimetilfurfural HMF di dalam madu yang dipanaskan. Proses konversi kadar gula dalam madu menjadi HMF kurang dari 2. Pada proses pembuatan kecap KGM, gula merah yang dipergunakan sudah mengandung fruktosa sebesar 2.32 dan glukosa 4.20 Tabel 4.2. Gugus karbonil dari gula reduksi ini bereaksi dengan asam-asam amino untuk menghasilkan produk reaksi Maillard. Sukrosa 64.34 yang terdapat dalam gula merah juga diduga mengalami invertasi menjadi glukosa dan fruktosa karena KGM juga dalam suasana asam pH 4.55 dan mengalami pemanasan. Kadar gula reduksi akhir pada KGM sebesar 11.39 Tabel 4.1. Tabel 4.2. Kadar gula pada gula merah dan gula pasir bk Jenis gula Gula merah Gula pasir Sukrosa 64.34 86.37 Fruktosa 2.32 4.41 glukosa 4.20 7.41 Keterangan: bk: persen berat kering Menurut Muchtadi et al 1992 gula merah gula kelapa mengandung sukrosa 77.11, fruktosa 6.54 dan glukosa 5.70, sedangkan menurut Nurhayati 1996 gula merah gula kelapa mengandung sukrosa 38, glukosa 8.3 dan fruktosa 6.3. Di dalam bahan pangan, monosakarida dan disakarida bereaksi dengan asam amino dan atau protein. Rantai glikosidik pada glikoprotein, glikolipid, flavonoid atau dalam disakarida sukrosa berpartisipasi dalam reaksi Maillard setelah ikatan glikosidiknya terputus Ledl Schleicher 1990. Perbedaan kadar dan jenis gula sukrosa, fruktosa dan glukosa pada gula merah dan gula pasir yang dipergunakan dalam pembuatan kecap manis menyebabkan perbedaan reaktivitas pada reaksi Maillard yang terjadi pada kecap manis KGM dan KGP. Seperti halnya yang dijelaskan oleh Miller 1998 yang mengatakan bahwa laju reaksi Maillard dipengaruhi proporsi dan sifat reaktan, misalnya pentosa, lebih cepat terjadi reaksi pembentukan warna dibandingkan dengan heksosa glukosa. Demikian pula heksosa lebih cepat membentuk warna daripada disakarida. Gugus fungsional juga berpengaruh terhadap laju reaksi, glukosa berbeda laju reaksinya dengan fruktosa. Fruktosa lebih reaktif dibandingkan glukosa. Pada penelitian-penelitian dalam sistem model banyak dijelaskan reaksi Maillard hanya antara monosakarida dan asam amino dalam larutan aqueous, padahal dalam kenyataannya dalam sistem pangan juga mengandung oligosakarida atau polimer sakarida yang lain. Untuk itu Holnagel dan Kroh 2000 melakukan penelitian terhadap -dikarbonil dengan melakukan pemanasan 100 o C dengan berbagai derajat polimerisasi terhadap suatu sakarida. Hasil penelitian ini didapatkan bahwa pembentukan -dikarbonil merupakan intermediat kunci bagi reaksi Maillard. Proses pencoklatan di dalam bahan pangan dapat juga disebabkan oleh asam askorbat, polifenol dan furfural. Di dalam produk M, MP, KGM dan KGP kadar asam askorbat, polifenol dan furfural diduga jumlahnya sangat kecil sehingga reaksi Maillard yang terjadi pada MP, KGM dan KGP diduga hanya disebabkan oleh gula dan asam amino. Hashiba 1976 berpendapat bahwa produk kecap cepat menjadi coklat dan mekanismenya berbeda dari senyawa asam askorbat, polifenol dan furfural disebabkan senyawa ini dalam kecap jumlahnya sangat sedikit. Senyawa karbonil merupakan senyawa penting yang berperan dalam proses pencoklatan. Senyawa 3-deoksiglukoson dalam kecap merupakan prekursor penting dalam reaksi pencoklatan. Senyawa 3- deoksiglukoson merupakan suatu redukton, sehingga berpotensi sebagai antioksidan. A.2 Beberapa Aspek yang Berhubungan dengan Asam Amino pada Kecap Kadar awal asam amino lisin, histidin, arginin dan sistein dalam produk M berturut-turut adalah 2.68, 0.87, 0.87 dan 3.76 Tabel 4.3. Terdapat perubahan kadar asam-asam amino pada moromi yang mengalami perubahan menjadi bentuk produk MP, KGM dan KGP diduga karena adanya penambahan gula dan lama pemanasan yang berbeda. Pada produk MP, lisin, histidin dan arginin kadarnya berturut-turut menjadi 3.27, 0.99 dan 1.07 Pada produk KGM masing–masing asam amino tersebut menjadi 1.25, 0.41, 1.40, 1.83 dan pada produk KGP 1.26, 0.56, 0.42, 1.66 Tabel 4.3. Pada produk KGM, asam amino sistein dan arginin kadarnya lebih banyak dibandingkan pada produk KGP, diduga pada produk KGP terjadi reaksi Maillard yang lebih inten. Dugaan ini juga berdasarkan perubahan kadar gula reduksi pada KGM dan KGP yang sudah dijelaskan di depan. Asam amino sistein dengan gula reduksi akan mengadakan reaksi Maillard dan gugus thiol yang terdapat pada sistein menghasilkan produk-produk reaksi Maillard yang berpotensi sebagai antioksidan yang kuat Eiserich Shibamoto 1994. Tabel 4.3 Kadar asam amino moromi dan kecap manis bk Komponen Moromi kecap manis tanpa pemanasan dengan pemanasan dengan gula kelapa dengan gula pasir Asam aspartat 3.96 4.3 1.9 2.09 Asam glutamat 7.68 8.96 4.08 4.22 Serin 0.93 0.9 0.43 0.46 Glisin 1.39 1.58 0.94 0.83 Histidin 0.87 0.99 0.41 0.56 Arginin 0.87 1.07 1.4 0.42 Treonin 2.45 2.5 1.21 1.2 Alanin 2.04 1.66 0.81 0.92 Prolin 1.08 1.08 0.85 0.57 Tirosin 2.14 2.41 1.16 1.16 Valin 1.82 1.86 0.81 0.95 Metionin 0.95 1.08 0.54 0.56 Sistein 3.76 3.42 1.83 1.66 Isoleusin 3.25 2.89 1.87 1.82 Leusin 2.56 2.88 1.48 1.37 Phenilalanin 1.44 1.9 0.88 0.87 Lisin 2.68 3.27 1.25 1.26 Keterangan: bk: persen berat kering Asam amino yang bereaksi dengan gula reduksi dapat berasal dari peruraian protein yang ada pada moromi dan atau asam-asam amino yang sudah ada dalam moromi. Produksi asam amino dimulai pada awal fermentasi moromi selama tiga minggu. Beberapa asam amino mempunyai tingkat reaktivitas yang berbeda-beda. Asam amino lisin paling cepat menghasilkan warna yang disebabkan oleh gugus ε -amino tersebut yang sangat reaktif. Hashiba 1972 berpendapat bahwa asam amino lisin, histidin dan arginin sangat efektif digunakan dalam reaksi pencoklatan. Kehilangan asam amino lisin sangat dimungkinkan dalam reaksi pencoklatan di kecap. “Blocking” terhadap asam amino lisin dalam reaksi Maillard karena proses deaminasi gugus ε -amino lisin sangat mungkin terjadi dalam kecap yang akan membentuk warna coklat melanoidin. Ledl dan Schleicher 1990 berpendapat bahwa dalam reaksi Maillard amina primer lebih berperan dari amina sekunder. Oleh karena itu dalam protein dimana gugus amina primer dari rantai samping lisin lebih mudah bereaksi dan hal ini banyak terjadi dalam bahan pangan. Asam amino lisin paling cepat menghasilkan warna yang disebabkan oleh gugus ε -amino tersebut yang sangat reaktif Namiki et al . 1983. Oleh karena itu bahan pangan yang mengandung asam amino lisin sangat mudah mengalami reaksi Maillard. Reaktivitas asam amino lisin dan arginin dapat dicontohkan dari beberapa hasil penelitian. Hofmann 1998a melakukan penelitian untuk melihat dampak adanya lisin dalam suatu protein dengan menggunakan sistem model lisin dan furan-2-karboksaldehida. Hasil yang didapat menunjukkan lisin dapat membentuk kromofor dan kromofor ini dapat berikatan silang membentuk senyawa melanoidin. Assoumani et al 1994 mendapatkan bahwa lisin yang hilang selama berlangsungnya reaksi Maillard dipengaruhi oleh jenis gula. Fruktosa adalah gula yang sangat reaktif, sehingga memberikan efek kehilangan lisin yang cukup besar dibandingkan jenis gula lainnya. Setelah fruktosa, sifat kereaktifan gula selanjutnya diikuti oleh glukosa, galaktosa, mannose, arabinosa, xilosa dan ribosa Asam amino hidrofobik Valin, leusin, isoleusin, asam amino hidrofilik glutamat, glisin, aspartat dan asam amino aromatik fenilalanin kadarnya relatif sama pada produk kecap manis KGM maupun KGP. Asam amino yang bertanggung jawab terhadap flavor kecap adalah asam glutamat, untuk itu kadarnya dalam kecap manis paling besar. Asam glutamat diproduksi dalam waktu yang lama selama fermentasi bahkan dapat mencapai 3-4 bulan meskipun jika fermentasinya lebih dari 3 bulan peningkatannya lebih kecil dari 15. Aktivitas glutaminase sebagai enzim yang dapat mengubah glutamin menjadi asam glutamat secara cepat menurun, tetapi aktivitas protease dan leusin aminopeptidase tetap ada Roling et al. 1996. Kadar asam glutamat dapat mengalami penurunan jika mengalami pemanasan. Asam glutamat tidak banyak terlibat dalam reaksi Maillard. Penurunan asam glutamat pada pemanasan dalam kecap disebabkan oleh proses pirolisis bukan oleh reaksi browning Hashiba 1972. Hampir semua macam asam amino terdapat pada kecap. Sejumlah pentosa seperti xilosa dan arabinosa yang terdapat pada kecap mampu membentuk senyawa Amadori dengan asam amino tersebut. Hashiba 1978 mendapatkan total konsentrasi senyawa Amadori pada kecap sebanyak 4,5 mM. Hashiba 1976 menyatakan bahwa banyaknya macam asam amino dalam kecap menyebabkan senyawa Amadori sangat eksis dan sangat berperan dalam reaksi browning dan dapat terjadi sangat cepat. Selanjutnya penelitian Hofmann 1998c dengan menggunakan model arginin dan glioksal dalam furan-2-karboksaldehida. Furan-2-karboksaldehida merupakan produk degradasi karbohidrat yang teridentifikasi pada beberapa bahan pangan yang dipanaskan, sedangkan glioksal merupakan senyawa dikarbonil yang umum ditemukan pada degradasi karbohidrat atau produk autooksidasi lipid pada edible oil . Hasil reaksi dengan sistem model ini terbentuk warna coklat-orange dengan sangat cepat. Senyawa berwarna yang terbentuk pada sistem model ini merupakan ikatan silang antara asam amino dengan produk reaksi Maillard berberat molekul rendah imidazol dan imidazolin. Jenis aldehid yang dihasilkan selama reaksi Maillard terutama ditentukan oleh jenis asam amino yang digunakan dalam reaksi, sedangkan jumlah dari jenis aldehid yang dihasilkan ditentukan oleh jenis gula yang digunakan Antony et al 2000. Menurut Cammerer dan Kroh 1995 komposisi senyawa melanoidin sebagai produk akhir dari reaksi Maillard dipengaruhi oleh kondisi reaksi, seperti jumlah atom C, H, O dan N, rasio antara CN, jenis gula pentosaheksosa dan jenis asam aminonya. Melanoidin diduga tidak hanya terdiri dari senyawa berberat molekul kecil, seperti gula dan asam amino, senyawa Amadori dan HMFhidroksi metilfurfural tetapi juga mengandung senyawa berberat molekul besar. Untuk itu dalam penelitian ini dilanjutkan dengan fraksinasi berdasarkan berat molekul kecap.

B. Aktivitas Antioksidan Fraksi-Fraksi pada Moromi dan Kecap Manis