Pengaruh waktu sonikasi dan amplitudo gelombang ultrasonik terhadap stabilitas suspensi dan mutu sari kacang hijau
PENGARUH WAKTU SONIKASI DAN AMPLITUDO
GELOMBANG ULTRASONIK TERHADAP STABILITAS
SUSPENSI DAN MUTU SARI KACANG HIJAU
SKRIPSI
SITI ULFAH DEASY TRIANI
F34070069
FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2011
(2)
THE EFFECT OF SONICATION TIME AND AMPLITUDO OF
ULTRASONIK WAVES TO SUSPENSION STABILITY AND
QUALITY OF GREEN BEANS JUICE
Siti Ulfah Deasy Triani and Sapta Raharja
Departement Of Agroindustrial Technology, Faculty of Agricultural Technology, Bogor Agricultural University, IPB Darmaga Campus, PO Box 220, West Java, Indonesia.
ABSTRACT
Green bean juice drinks that already existed has several constraints due to its low stability so it is need shakes before consumed. To get the green bean juice with a good suspension stability, it can be done by adding additional ingredients to enhance stability or to decrease the size of particles to slow the rate of precipitation. Sonication is a method of solving the material into nano-sized particles using ultrasonic waves, while the use of stabilizer CMC aims to improve the viscosity and slow down the precipitation process so as to produce a stable suspension. Preliminary research done by analysis of the proximate content, production of the green bean juice and the determination of stabilizer concentration and materials. The main research done by sonication in green bean juice with a variation of 20, 40, and 60 minutes with an ultrasonic wave amplitudo by 20%, 30%, and 40%, test of green bean juice, test the stability suspense, test the size particle and organoleptic tests. Based on the research results, which have been sonicated protein levels ranged between 0.23% -0.32%, fat content of 0.64% -1.6%, total solids 9.6% -14.91%. pH 6.56 to 6.64, viscosity 26.67-44.03 Cp, and total dissolved solids from 8.75 to 9°Brix. Based on the acceptance parameter of 20 panelists expressed juice color ranges from 4.60-5.45 of green beans as well as states like flavour ranges from 3.31-5.75 whereas 3.55-5.05 ranged to taste like. For all microbial tests showed a negative value. Based on the analysis range of the level of 1%, sonication time gave tangible effect on the value of viscosity, flavour, taste, and color of green been juice. Sonication treatment for 60 minutes with an ultrasonik wave amplitudo by 40% was found effective to improve the stability of the suspension of the green bean juice, can be seen from the diameter of the particle size of the average 657 nm by using a test particle size analyzer.
(3)
Siti Ulfah Deasy Triani. F34070069. Pengaruh Waktu Sonikasi dan Amplitudo Gelombang Ultrasonik Terhadap Stabilitas Suspensi dan Mutu Sari Kacang Hijau. Di bawah bimbingan Sapta Raharja. 2011
RINGKASAN
Salah satu komoditas agroindustri yang dimiliki Indonesia adalah kacang hijau. Untuk meningkatkan pemanfaatan kacang hijau dan menambah keanekaragaman pangan, salah satu alternatifnya adalah dengan mengolah kacang hijau menjadi sari kacang hijau. Minuman sari kacang hijau sebenarnya sudah ada dipasaran, namun memiliki kendala karena mempunyai stabilitas yang rendah sehingga diperlukan pengocokkan terlebih dahulu saat akan diminum. Sari kacang hijau merupakan larutan yang termasuk kedalam jenis suspensi. Untuk mendapatkan sari kacang hijau dengan stabilitas suspensi yang baik, dapat dilakukan dengan menambahkan bahan tambahan untuk meningkatkan viskositas atau dengan memperkecil ukuran partikel untuk memperlambat laju pengendapan.
Sonikasi merupakan metode pemecahan partikel bahan menjadi berukuran nano dengan menggunakan gelombang ultrasonik. Hal tersebut diharapkan karena dengan ukuran nano maka laju pengendapan padatan akan semakin lambat sehingga meningkatkan stabilitas suspensi sari kacang hijau. Sedangkan penggunaan bahan pengental bertujuan untuk meningkatkan viskositas dan memperlambat proses pengendapan sehingga menghasilkan suspensi yang stabil. Dalam penelitian ini akan dilakukan upaya pembuatan nanopartikel sari kacang hijau menggunakan metode sonikasi, dengan tujuan mendapatkan waktu sonikasi dan amplitudo gelombang ultrasonik terbaik dalam meningkatkan stabilitas suspensi, serta mendapatkan karakteristik mutu sari kacang hijau yang dihasilkan. Selain itu penelitian ini bertujuan untuk mengetahui penerimaan sari kacang hijau oleh panelis pada kombinasi waktu sonikasi dan amplitudo gelombang ultrasonik.
Penelitian ini dilakukan melalui dua tahap, yaitu tahap penelitian pendahuluan yang terdiri dari karakterisasi kacang hijau, pembuatan sari kacang hijau, penentuan bahan penstabil dan konsentrasi CMC serta tahap penelitian utama yang meliputi penggunaan gelombang ultrasonik (sonikasi), pengujian mutu sari kacang hijau, uji stabilitas suspensi, uji ukuran partikel, uji mikrobiologi dan uji organoleptik. Perlakuan yang dilakukan menggunakan variasi waktu sonikasi dan amplitudo gelombang ultrasonik. Waktu sonikasi yang digunakan 20, 40, dan 60 menit dan variasi amplitudo gelombang ultrasonik adalah 20%, 30%, dan 40%.
Hasil penelitian pendahuluan untuk karakteristik awal menunjukkan bahwa biji kacang hijau memiliki kadar protein sebesar 22.29%, kadar lemak 4.70%, kadar serat 4.52%, kadar air 10.72 %, kadar abu 4.14%, dan kadar karbohidrat (by difference) sebesar 53.63%. Untuk hasil penentuan bahan penstabil, CMC merupakan bahan penstabil yang dapat mengikat sari kacang hijau dalam air dengan waktu yang lebih lama dibandingkan dengan bahan penstabil maltodekstrin. Selain itu, pada penelitian pendahuluan ini dicari konsentrasi CMC yang ditambahkan yaitu sebanyak 0.05%, 0.1%, 0.2%, 0.3%, atau 0.4%. penentuan konsentrasi bahan penstabil terbaik berdasarkan pada stabilitas terbaik hasil dari pengamatan visual. Jumlah CMC dengan konsentrasi 0.1% merupakan hasil terbaik dari penelitian pendahuluan ini. Berdasarkan hasil penelitian utama, kadar protein yang telah disonikasi berkisar antara 0.23% sampai 0.32%. Nilai kadar lemak berkisar antara 0.64%-1.62%. Nilai total padatan berkisar 9.61%-14.94%. pH bernilai antara 6.56-6.64. Nilai viskositas antara 26.67-44.03 Cp, serta total padatan terlarut antara 8.75-9°Brix.
(4)
Berdasarkan parameter penerimaan, menunjukkan dari 20 orang panelis menyukai aroma sari kacang hijau dengan skor 3.31-5.75 yang artinya berkisar antara agak tidak suka sampai agak suka. Untuk warna bernilai 4.60-5.45, sedangkan rasa hanya bernilai antara 3.55-5.05. Untuk uji mikroba terhadap total bakteri, E.coli, kapang dan khamir serta Salmonella semuanya menunjukkan nilai yang negatif kecuali sampel dengan waktu sonikasi 60 menit dan amplitudo 30% terdapat 2x102 koloni/g produk. Berdasarkan analisis ragam dengan taraf 1%, waktu sonikasi memberikan pengaruh nyata terhadap nilai viskositas, aroma, rasa, dan warna sari kacang hijau. Untuk pengamatan stabilitas suspensi, sampel dengan waktu sonikasi dan amplitudo tertinggi memiliki stabilitas yang paling besar, ini terlihat dari tidak adanya endapan yang disimpan pada suhu ruang dan suhu lemari es. Perlakuan sonikasi selama 60 menit dengan amplitudo gelombang ultrasonik sebesar 40% cukup efektif untuk meningkatkan stabilitas suspensi sari kacang hijau, bisa dilihat dari diameter ukuran partikel yang rata-ratanya 657 nm dengan menggunakan pengujian PSA (particle size analyzer).
(5)
PENGARUH WAKTU SONIKASI DAN AMPLITUDO
GELOMBANG ULTRASONIK TERHADAP STABILITAS
SUSPENSI DAN MUTU SARI KACANG HIJAU
SKRIPSI
Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
SARJANA TEKNOLOGI PERTANIAN
Pada Departemen Teknologi Industri Pertanian,
Fakultas Teknologi Pertanian,
Institut Pertanian Bogor
Oleh
SITI ULFAH DEASY TRIANI
F34070069
FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2011
(6)
PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN
SUMBER INFORMASI
Saya menyatakan dengan sebenar-benarnya bahwa skripsi dengan judul Pengaruh Waktu Sonikasi dan Amplitudo Gelombang Ultrasonik Terhadap Stabilitas Suspensi dan Mutu Sari Kacang Hijau adalah hasil karya saya sendiri dengan arahan Dosen Pembimbing Akademik, dan belum diajukan dalam bentuk apapun pada perguruan tinggi manapun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir skripsi ini.
Bogor, Juli 2011 Yang membuat pernyataan
Siti Ulfah Deasy Triani F34070069
(7)
BIODATA PENULIS
Siti Ulfah Deasy Triani, lahir di Garut,16 Desember 1989 dari ayah Sidhi Amaluddin dan ibu Herlina sebagai putri ketiga dari tiga bersaudara. Sebelumnya penulis telah menyelesaikan jenjang pendidikan formal di TK Rumsari II pada tahun 1995, sekolah dasar di SD Negeri Langensari I pada tahun 2001, sekolah menengah pertama SLTP Negeri 6 Garut pada tahun 2004, dan sekolah menengah atas ditempuh penulis di SMA Negeri 1 Garut dan mendapatkan kelulusan pada tahun 2007. Selama sekolah, penulis aktif dalam kegiatan PASKIBRA dan PRAMUKA serta mengikuti beberapa kegiatan olimpiade tingkat kabupaten. Pada tahun yang sama, penulis juga diterima sebagai mahasiswa Fakultas Teknologi Pertanian, Institut Pertanian Bogor (IPB) melalui jalur Undangan Seleksi Masuk IPB (USMI) dan menempuh pendidikan sarjana di Departemen Teknologi Industri Pertanian IPB. Selama kuliah penulis aktif di HIMALOGIN (Himpunan Mahasiswa Teknologi Industri) dan HIMAGA (Himpunan Mahasiswa Garut) sebagai anggota pengembangan sumberdaya manusia. Penulis juga pernah menjadi asisten praktikum pendidikan komputer pada tahun 2009 serta aktif dalam berbagai kegiatan kepanitiaan, seminar serta berbagai kegiatan kampus lainnya. Pada tahun 2009-2011 penulis memperoleh beasiswa PPA (Peningkatan Prestasi Akademik) serta Program Kreatifitas Mahasiswa dibidang kewirausahaan yang di danai oleh DIKTI. Pada tahun 2010 penulis melakukan kegiatan Praktek Lapang (PL) di PT. Herlinah Cipta Pratama, Jawa Barat dengan Judul ‘Mempelajari aspek produksi dan pengawasan mutu di PT. Herlinah Cipta Pratama’. Untuk memperoleh gelar sarjana Teknologi Pertanian penulis melakukan penelitian di Laboratorium Teknologi Industri Pertanian, Fakultas Teknologi Pertanian, dan Laboratorium Biofisika Institut Pertanian Bogor
dengan judul ‘Pengaruh Waktu Sonikasi dan Amplitudo Gelombang Ultrasonik Terhadap
(8)
iii
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur kehadirat Allah SWT atas nikmat, anugrah dan kasih sayang-Nya sehingga skripsi ini berhasil diselesaikan. Penelitian dengan judul “Pengaruh Waktu Sonikasi dan Amplitudo Gelombang Ultrasonik Terhadap Stabilitas Suspensi dan Mutu Sari Kacang Hijau” dilaksanakan di Institut Pertanian Bogor sejak bulan Februari sampai Mei 2011. Skripsi ini merupakan salah satu syarat untuk menyelesaikan pendidikan jenjang strata satu pada Departemen Teknologi Industri Pertanian, Fakultas Teknologi Pertanian, Institut Pertanian Bogor. Pada pelaksanaan penyusunan skripsi ini penulis telah banyak dibantu oleh berbagai pihak baik secara langsung maupun tidak langsung. Oleh karena itu, pada kesempatan ini penulis menyampaikan penghargaan dan banyak terima kasih kepada:
1. Dr. Ir. Sapta Raharja, DEA selaku dosen pembimbing akademik yang telah memberikan bimbingan, masukan serta saran kepada penulis sehingga dapat menyelesaikan skripsi ini. 2. Dr. Ir. Liesbetini Hartoto, MS dan Drs. Purwoko, M.Si selaku dosen penguji atas saran dan
masukannya.
3. Dr Akhiruddin Maddu dan Mersi Kurniati, M.Si atas ilmu dan bantuannya.
4. Mama, papa, kakak, kakang serta seluruh keluarga besar penulis atas segala doa dan motivasinya.
5. Seluruh dosen, laboran, dan staf TIN yang telah banyak membantu penulis selama menuntut ilmu di TIN.
6. Teman seperjuangan Anisa, Anita dan Desti atas bantuan yang telah diberikan selama penelitian.
7. Seluruh teman-teman TIN angkatan 44 atas segala motivasi, dukungan, bantuan, dan keceriaannya.
8. Rekan-rekan TIN angkatan 42, 43, 45 dan 46 atas dukungan dan bantuannya.
Penulis menyadari dalam penulisan skripsi ini masih banyak kekurangannya. Akhirnya penulis berharap semoga tulisan ini bermanfaat dan memberikan kontribusi yang nyata terhadap perkembangan ilmu pengetahuan di bidang teknologi industri pertanian.
Bogor, Juli 2011
(9)
iv
DAFTAR ISI
Halaman
KATA PENGANTAR ... iii
DAFTAR TABEL ... vi
DAFTAR GAMBAR ... vii
DAFTAR LAMPIRAN ... viii
I. PENDAHULUAN ... 1
1.1. LATAR BELAKANG ... 1
1.2. TUJUAN... 2
II. TINJAUAN PUSTAKA ... 3
2.1. KACANG HIJAU... 3
2.2. SARI KACANG HIJAU ... 7
2.3. GELOMBANG ULTRASONIK ... 7
2.4. METODE SONIKASI ... 8
2.5. SUSPENSI ... 10
2.6. CMC ... 11
2.7. NANOPARTIKEL ... 12
III. METODOLOGI PENELITIAN ... 14
3.1. WAKTU DAN PELAKSANAAN ... 14
3.2. ALAT DAN BAHAN ... 14
3.3. METODE PENELITIAN ... 14
3.4. RANCANGAN PERCOBAAN ... 16
IV. HASIL DAN PEMBAHASAN ... 19
4.1. PENELITIAN PENDAHULUAN ... 19
4.1.1 Karakterisasi Kacang Hijau ... 19
4.1.2 Pembuatan Sari Kacang Hijau ... 21
4.1.3 Penentuan Bahan Penstabil dan Konsentrasi CMC... 22
4.2. PENELITIAN UTAMA ... 22
4.2.1 Pengujian Sari Kacang Hijau ... 22
1. Kadar Protein... 22
2. Kadar Lemak ... 24
3. Total Padatan ... 25
4. pH ... 26
5. Viskositas ... 27
6. Total Padatan Terlarut ... 29
7. Uji Mikrobiologi ... 30
4.2.2 Stabilitas Suspensi ... 32
(10)
v
4.2.4 Uji Organoleptik ... 36
1. Respon Panelis terhadap Warna ... 37
2. Respon Panelis terhadap Rasa ... 37
3. Respon Panelis terhadap Aroma ... 38
V. KESIMPULAN ... 39
5.1. KESIMPULAN ... 39
5.2. SARAN ... 39
DAFTAR PUSTAKA ... 40
(11)
vi
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 1. Komposisi zat gizi kacang hijau ... 4
Tabel 2. Kandungan asam amino kacang hijau ... 5
Tabel 3. Kandungan gizi kacang hijau, kedelai, dan kacang tanah ... 6
Tabel 4. Data produkstivitas kacang hijau per tahun di Indonesia ... 6
Tabel 5. Hasil karakterisasi kacang hijau ... 19
Tabel 6. Hasil uji mikrobiologi ... 31
Tabel 7. Hasil pengamatan stabilitas suspensi secara visual ... 34
(12)
vii
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 1. Tanaman kacang hijau ... 3
Gambar 2. Kacang hijau ... 3
Gambar 3. Sari kacang hijau ... 7
Gambar 4. Ilustrasi proses kavitasi ... 9
Gambar 5. Struktur molekul CMC ... 12
Gambar 6. Diagram alir tahapan penelitian... 17
Gambar 7. Diagram alir proses pembuatan sari kacang hijau ... 18
Gambar 8. Penentuan konsentrasi CMC ... 22
Gambar 9. Histogram kadar protein ... 23
Gambar 10. Gelombang ultrasonik merusak interaksi hidrofobik ... 24
Gambar 11. Histogram kadar lemak ... 25
Gambar 12. Histogram total padatan ... 26
Gambar 13. Histogram derajat keasaman ... 27
Gambar 14. Histogram viskositas ... 28
Gambar 15. Histogram total padatan terlarut ... 29
Gambar 16. Uji stabilitas suhu ruang setelah tiga hari ... 33
Gambar 17. Histogram respon panelis terhadap warna ... 37
Gambar 18. Histogram respon panelis terhadap rasa ... 38
Gambar 19. Histogram respon panelis terhadap aroma ... 39
Gambar 20. Hasil uji ukuran partikel ... 63
Gambar 21. Hasil uji PSA pada perlakuan A3B3 ... 64
(13)
viii
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
Lampiran 1. Prosedur pengujian ... 45
Lampiran 2. Perhitungan analisis bahan baku ... 49
Lampiran 3. Perhitungan kadar protein ... 50
Lampiran 4. Perhitungan kadar lemak ... 52
Lampiran 5. Perhitungan total padatan ... 54
Lampiran 6 Perhitungan pH ... 56
Lampiran 7. Perhitungan viskositas ... 58
Lampiran 8. Perhitungan total padatan terlarut ... 60
Lampiran 9. Hasil uji ukuran partikel ... 62
Lampiran 10. Uji PSA (Particle Size Analyser) ... 64
Lampiran 11. Uji PSA (Particle Size Analyser) Con’t ... 65
Lampiran 12. Lembar penilaian uji hedonik sari kacang hijau ... 66
Lampiran 13. Rekapitulasi data uji hedonik warna sari kacang hijau ... 67
Lampiran 14. Perhitungan nilai organoleptik warna sari kacang hijau ... 68
Lampiran 15. Rekapitulasi data uji hedonik rasa sari kacang hijau ... 69
Lampiran 16. Perhitungan nilai organoleptik rasa sari kacang hijau ... 70
Lampiran 17. Rekapitulasi data uji hedonik aroma sari kacang hijau ... 71
(14)
1
I.
PENDAHULUAN
1.1.
LATAR BELAKANG
Salah satu komoditas agroindustri yang dimiliki Indonesia adalah kacang hijau. Kacang hijau merupakan sumber zat gizi yang sangat potensial. Kandungan proteinnya dapat mencapai 20-25%. Kacang hijau juga mengandung vitamin dan mineral yang penting untuk tubuh manusia. Vitamin yang paling banyak terkandung pada kacang hijau adalah thiamin (vitamin B1), riboflavin (vitamin B2), dan niasin (vitamin B3). Selain itu kacang hijau juga merupakan sumber serat pangan. Dibandingkan dengan jenis kacang-kacangan yang lain, kacang hijau mempunyai pengaruh flatulensi yang sangat rendah. Flatulensi adalah suatu keadaan menumpuknya gas-gas dalam lambung yang disebabkan oleh oligosakarida yang mengandung ikatan alfa galaktosida (Payumo1978).
Saat ini, pemanfaatan bahan pangan lokal dapat ditingkatkan melalui pengembangan produk olahannya. Hal ini juga diperlukan untuk mewujudkan diversifikasi pangan. Pengembangan produk perlu diarahkan untuk menciptakan suatu produk baru yang memiliki beberapa sifat yang diminati oleh masyarakat. Untuk meningkatkan pemanfaatan kacang hijau dan menambah keanekaragaman pangan, salah satu alternatifnya adalah mengolah kacang hijau menjadi sari kacang hijau. Sari kacang hijau merupakan minuman hasil ekstraksi biji kacang hijau yang ditujukan untuk meningkatkan konsumsi protein, namun minuman sari kacang hijau yang sudah ada memiliki kendala karena mempunyai stabilitas yang rendah sehingga diperlukan pengocokan terlebih dahulu saat akan diminum.
Sari kacang hijau merupakan larutan yang termasuk kedalam jenis suspensi. Suspensi merupakan sediaan cair yang mengandung partikel padat tidak larut yang terdispersi dalam fase cair. Untuk mendapatkan sari kacang hijau dengan stabilitas suspensi yang baik, dapat dilakukan dengan menambahkan bahan tambahan untuk meningkatkan stabilitas atau dengan memperkecil ukuran partikel untuk memperlambat laju pengendapan.
Sonikasi merupakan metode pemecahan partikel bahan menjadi berukuran nano dengan menggunakan gelombang ultrasonik, karena dengan ukuran nano maka laju pengendapan padatan akan semakin lambat sehingga meningkatkan stabilitas suspensi sari kacang hijau. Gelombang ultrasonik adalah gelombang suara yang memiliki frekuensi melebihi ambang batas pendengaran manusia, dimana pada frekuensi tersebut manusia tidak dapat mendengar (>20 KHz).
Sedangkan penggunaan bahan pengental bertujuan untuk meningkatkan viskositas dan memperlambat proses pengendapan, sehingga menghasilkan suspensi yang stabil. Suspensi akan stabil apabila zat yang tersuspensi tidak cepat mengendap, harus terdispersi kembali menjadi campuran yang homogen dan tidak terlalu kental agar mudah dituang dari wadahnya (Ansel 1989). Salah satu bahan pengental yang biasa digunakan dalam pembuatan suspensi adalah CMC. Alasan pemilihan CMC sebagai bahan pengental karena memiliki kemampuan mengikat air, menghasilkan larutan yang jernih, tanpa warna dengan aroma netral (Murray 2000).
Oleh karena itu, dengan mengkombinasikan CMC sebagai bahan tambahan serta gelombang ultrasonik diharapkan akan menghasilkan sari kacang hijau dengan stabilitas yang lebih baik tanpa mengurangi nilai gizi dari sari kacang hijau. Kestabilan suspensi sangat penting untuk mengetahui mutu dari suatu produk suspensi yang dihasilkan. Sehingga penggunaan gelombang ultrasonik dalam pembentukan materi berukuran nano merupakan metode yang efektif. Karena sekarang sedang dikembangkan penggunaan nanoteknologi di semua bidang
(15)
2
industri. Dalam penelitian ini akan dilakukan upaya pembuatan nanopartikel sari kacang hijau dengan menggunakan metode sonikasi, melihat pengaruh lama sonikasi dan amplitudo gelombang ultrasonik terhadap stabilitas dan mutu sari kacang hijau.
1.2.
TUJUAN PENELITIAN
Tujuan penelitian ini adalah untuk mendapatkan waktu sonikasi dan amplitudo gelombang ultrasonik terbaik dalam meningkatkan stabilitas suspensi, serta mendapatkan karakteristik mutu sari kacang hijau yang dihasilkan. Selain itu penelitian ini bertujuan untuk mengetahui penerimaan sari kacang hijau oleh panelis pada kombinasi waktu sonikasi danamplitudo gelombang ultrasonik.
(16)
3
II.
TINJAUAN PUSTAKA
2.1.
KACANG HIJAU (
PHAESEOLUS RADIATES, LINN)
PHaeseolus radiates, Linn merupakan nama botani dari kacang hijau (Kay 1979). Kacang hijau dikenal dengan beberapa nama seperti mung bean, green bean, dan mung termasuk dalam family Leguminoceae, sub family Papilionidaceae, genus PHaseolus dan spesies radiates yang cukup penting di Indonesia. Posisinya menduduki tempat ketiga setelah kedelai dan kacang tanah. Kacang hijau memiliki beberapa nama daerah juga seperti kacang wilis (Bali), buwe (Flores), dan artak (Madura). Tanaman kacang hijau berasal dari daerah Asia Tenggara. Tanaman ini mempunyai sistem perakaran yang dalam sehingga dapat memperbaiki struktur tanah dan kandungan bahan organik bagian dalam. Selain itu tanaman ini juga mampu bertahan di daerah yang kekurangan air(Marzuki dan Suprapto 2005).
Gambar 1. Tanaman kacang hijau Gambar 2. Kacang hijau
Tanaman kacang hijau berakar tunggang. Sistem perakarannya dibagi menjadi dua yaitu mesopHytes dan xeropHytes. MesopHytes mempunyai banyak cabang akar pada permukaan tanah dan tipe pertumbuhannya menyebar, sementara xeropHytes memiliki akar cabang lebih sedikit dan memanjang ke arah bawah (Purwono dan Hartono 2008). Tanaman ini di Indonesia biasanya ditanam pada musim pergiliran tanaman padi. Batang tanaman kacang hijau tumbuh hingga ketinggian 30-110 cm. Batang tanaman kacang hijau berbentuk bulat dan berbuku-buku. Ukuran batangnya kecil, berwarna hijau kecoklatan hingga kemerahan. Kacang hijau memiliki cabang yang menyebar ke segala arah. Buah polong kacang hijau merupakan polong bulat memanjang, dengan ukuran antara 6-15 cm. Polong muda berwarna hijau tua dan setelah tua berwarna hitam atau cokelat jerami. Terdapat sebanyak 11-47 polong pada satu tanaman kacang hijau. Pada saat proses pematangan, polong akan berubah warna menjadi hitam dan daun tanaman kacang hijau akan menguning. Proses pematangan polong berjalan selama 19-22 hari setelah berbunga (Andrianto dan Indarto 2004).
Biji kacang hijau berwarna hijau kusam atau mengkilap, ada juga yang berwarna kuning, cokelat atau hitam. Bentuk kacang hijau bulat agak lonjong, ukuran biji relatif lebih kecil dari kacang-kacangan lainnya. Pada biji kacang hijau kadang-kadang dijumpai adanya sifat keras yang tidak dapat lunak karena pemanasan, sehingga akan tetap keras walaupun sudah direbus. Biji kacang hijau terdiri dari beberapa bagian yaitu kulit, endosperma, dan lembaga. Kulit biji
(17)
4
berfungsi sebagai lapisan pelindung bagian yang lebih dalam dari berbagai kerusakan. Endosperma merupakan bagian biji yang mengandung cadangan makanan untuk menyokong pertumbuhan lembaga. Lembaga akan tumbuh membesar selama pertumbuhan biji (Andrianto dan Indarto 2004).
Kacang hijau memiliki kandungan karbohidrat, protein dan serat yang baik. Komponen karbohidrat merupakan bagian terbesar yang terdapat pada kacang hijau yaitu sebesar 62-63%. Karbohidrat yang terdapat pada kacang hijau terdiri dari pati, gula sederhana dan serat (Khalil 2006). Kandungan pati pada kacang hijau adalah sebesar 32-43%. Kandungan pati yang terdapat pada kacang hijau terdiri dari amilum sebesar 28.8% dan amilopektin sebesar 71.2%. Gula yang terdapat di dalamnya terdiri dari sukrosa, fruktosa, glukosa, rafinosa, stakiosa, dan verbaskosa (Kay 1979).
Komponen terbesar kedua yang terdapat pada kacang hijau adalah protein. Kacang hijau merupakan sumber protein dan memiliki kualitas protein yang baikseperti jenis kacang-kacangan pada umumnya, meskipun kandungan lemaknya rendah. Komposisi kimia kacang hijau bervariasi tergantung macam tanaman, keadaan cuaca dan cara bercocok tanam. Secara umum, komposisi zat gizi kacang hijau mentah dapat dilihat pada tabel berikut.
Tabel 1. Komposisi zat gizi kacang hijau per 100 g bahan
Zat Gizi
Satuan
Jumlah
Energi Protein Lemak Karbohidrat Kalsium Fosfor Besi Vitamin A Vitamin B1 Vitamin C Kkal g g g mg mg mg SI mg mg 345 22.20 1.20 62.90 125 320 6.70 157 0.64 6
Sumber : Direktorat Gizi, Depkes RI (1992)
Seperti protein kacang-kacangan pada umumnya, protein kacang hijau hanya sedikit mengandung asam amino belerang (metionindansistin). Kekurangan ini dapat dipenuhi dengan menambahkan protein dari biji-bijian, sehingga susunan asam amino menjadi seimbang. Menurut Sundari et al. (2004), beberapa fungsi asam amino esensial bagi tubuh diantaranya adalah memiliki peran penting bagi pertumbuhan fisik dan mental (histidin, isoleusin dan leusin), merangsang pembentukan neurotransmitter berupa serotonin dan melatonin (triptofan), membantu proses pembentukan otot pada tubuh (valin), membantu proses pada pemeliharaan sistem syaraf serta membantu proses produksi enzim tirosin yang penting bagi pertumbuhan (fenilalanin).Kandungan asam amino kacang hijau disajikan pada Tabel 2.
(18)
5
Lisin merupakan asam amino esensial yang memiliki banyak fungsi bagi tubuh. Lisin merupakan prekursor untuk biosintesiskarnitin yang merangsang proses β-oksidasi asam lemak rantai panjang yang terjadi di mitokondria. Adanya lisin dapat mengakibatkan kadar lemak dan kolesterol pada tubuh menjadi rendah.Metionin adalah asam amino yang memiliki komponen belerang. Asam amino ini penting dalam sintesis protein (dalam proses transkripsi, yang menterjemahkan urutan basa nitrogen di DNA untuk membentuk RNA) karena kode metionin sama dengan kode awal untuk satu rangkaian RNA. Treonin merupakan asam amino esensial yang terdapat pada hati, sistem syaraf pusat dan otot tubuh. Treonin berperan pada proses pembentukan kolagen dan elastin, membantu fungsi hati dan menjaga keseimbangan protein pada tubuh. Sedangkan asam amino esensial yang diperlukan tubuh untuk pembuatan cairan seminal dan memperkuat sistem imun (Sundari et al. 2004).
Tabel 2. Kandungan asam amino kacang hijau (per 100% protein)
Komponen
Jumlah (%)
Alanin 4.15
Arginin 4.44
Asam aspartat 11.10
Asam glutamat 15.00
Glisin 4.03
Histidin 4.05
Isoleusin* 6.75
Leusin* 11.90
Lisin* 7.92
Metionin* 0.84
Fenilalanin* 5.07
Prolin 4.52
Serin 4.33
Treonin* 4.50
Triptofan* 1.35
Tirosin 2.82
Valin* 7.23
Sumber : Marzuki dan Suprapto (2005) Ket: *= asam amino esensial
Dalam beberapa hal, kacang hijau mempunyai kelebihan dibandingkan dengan kacang-kacangan lain, yaitu kandungan zat anti tripsin yang sangat rendah, paling mudah dicerna, dan paling kecil memberikan pengaruh flatulensi. Flatulensi adalah terbentuknya gas pada sistem pencernaan yang disebabkan adanya oligosakarida. Flatulensi terutama disebabkan oleh adanya oligosakarida yang terdapat dalam biji kacang-kacangan, seperti rafinosa, stakhiosa, dan verbakosa (Payumo 1978). Perbandingan kandungan gizi kacang hijau dengan kacang kedelai dan kacang tanah dapat dilihat pada tabel berikut.
(19)
6
Tabel 3. Kandungan gizi kacang hijau, kedelai, dan kacang tanah dalam 100 g
URAIAN
Kandungan Gizi
Kacang Hijau Kedelai Kacang Tanah
Kalori (kal) 345.00 286.00 452.00
Protein (g) 22.00 30.20 25.30
Lemak (g) 1.20 15.60 42.80
Karbohidrat (g) 62.90 30.10 21.10 Kalsium (mg) 125.00 196.00 58.00 Fosfor (mg) 320.00 506.00 335.00
Zat Besi (mg) 6.70 6.90 1.30
Vitamin A (SI) 157.00 95.00 - Vitamin B1 (mg) 0.64 0.93 0.30
Vitamin C (mg) 6.00 - 3.00
Air (g) 10.00 20.00 4.00
Sumber : Purwono dan Hartono(2008)
Pemanfaatan kacang hijau sebagai bahan pangan telah banyak dilakukan. Pengolahan yang paling banyak dilakukan adalah dengan cara perebusan dengan penambahan gula dan bumbu-bumbu, sehingga terbentuk bubur. Cara lain adalah dengan dikecambahkan, kemudian digunakan sebagai sayuran yang disebut tauge, atau diambil patinya untuk dijadikan tepung hunkue. Kacang hijau juga dapat digunakan sebagai bahan pengisi kue, keripik dan sebagainya. Jika dilihat dari data produktivitas kacang hijau mengalami peningkatan dari tahun 2005 sampai 2010.
Tabel 4. Data produktivitas kacang hijau per tahun di Indonesia Tahun Luas Panen Produksi Produktivitas
(Ha) (Ton) (Ku/Ha)
2005 318.34 320.96 10.08 2006 309.10 316.13 10.23 2007 306.21 322.49 10.53 2008 278.14 298.06 10.72 2009 288.13 314.40 10.91 2010 296.36 335.12 11.31
Sumber : BPS (2010)
Menurut Payumo (1978), kacang hijau juga dapat dibuat menjadi tepung dan digunakan sebagai bahan pembuat roti, 30% dari tepung terigu digantikan dengan tepung kacang hijau. Ternyata roti tersebut dapat diterima konsumen dan kandungan protein roti bertambah dibandingkan hanya menggunakan tepung terigu. Selain sebagai makanan, kacang hijau dapat digunakan sebagai minuman sari kacang hijau yang mengandung protein tinggi.
(20)
7
2.2.
SARI KACANG HIJAU
Sari kacang hijau merupakan ekstrak fraksi terlarut dari kacang hijau, ekstrak tersebut diperoleh dengan cara penggilingan biji kacang hijau dengan air, selanjutnya dilakukan proses penyaringan dan pemasakan kemudian akan diperoleh sari kacang hijau. Sejumlah terobosan dalam teknologi pembuatan sari kacang hijau telah ditemukan pada awal tahun 2000-an hingga diproduksi secara komersial. Sari kacang hijau berpotensi untuk dikembangkan karena memiliki gizi tinggi, biaya rendah dengan teknologi sederhana, bebas laktosa dan tidak menyebabkan alergi, bebas kolesterol dan sedikit lemak, dapat divariasikan, baik bagi vegetarian dan orang diet, serta termasuk sebagai salah satu alternatif pangan (Hidayat 2008).
Gambar 3. Sari kacang hijau
Kandungan ekstrak protein dalam sari kacang hijau dipengaruhi oleh varietas kacang hijau, jangka waktu dan kondisi penyimpanan, kehalusan gilingan, perlakuan panas serta penambahan air karena semakin banyak jumlah air yang digunakan untuk menyaring akan semakin sedikit kadar protein yang diperoleh (Hidayat 2008).
Selain kandungan gizi atau vitamin, sari kacang hijau ternyata bisa menyembuhkan penyakit beri-beri, radang ginjal, melancarkan pencernaan, tekanan darah tinggi, mengatasi keracunan alkohol, pestisida, timah hitam, mengatasi gatal karena biang keringat, muntaber, menguatkan fungsi limpa dan lambung, impotensi, TBC paru-paru, jerawat, mengatasi flek hitam di wajah, dan lain-lain (Anonim 2010).
2.3.
GELOMBANG ULTRASONIK
Gelombang adalah getaran yang merambat melaluimedium yang dapat berupa zat padat, cair, dan gas. Gelombang terjadi karenaadanya sumber getaran yang bergerak terus-menerus atau gejala dimana terjadi penjalaran suatu gangguan melalui satu medium. Besaran gangguan dapat berupa medan listrik dan magnit (gelombang elektromagnetik), dapat pula berupa simpangan (gelombang tali, ombak dll) atau dapat pula berupa perpindahan partikel (gelombang ultrasonik). Keadaan disuatu titik dalam medium akan kembali seperti semula setelah dilalui gelombang atau dengan perkataan lain partikel-partikel medium tersebut akan bergetar di titik keseimbangannya. Partikel-partikel suatu medium tersebut akan bergetar bilamedium merupakan medium elastik. Oleh karena itulah gelombang perpindahan partikel disebut gelombang elastik. Gelombang elastik tergantung dari jenis medium yang dilaluinya dan gelombang elastik tidak mungkin terjadi di dalam ruang hampa, karena gelombang ini memerlukan medium untuk menjalar. Karena
(21)
8
partikel yang bergetar maka perlu diketahui frekuensinya. Frekuensi adalah berapa kali partikel-partikel tersebut bergetar setiap detik.Sedangkan amplitudo adalah simpangan maksimum dari suatu gelombang yang akan mempengaruhi kuat lemahnya bunyi(Giancoli 1998).
Berdasarkan besarnya frekuensi, gelombangelastik dapat dibagi tiga yaitu gelombang sonik (suara) merupakan gelombang mekanik longitudinaldengan frekuensi pada ambang pendengaran manusia yaitu 20 Hz-20 KHz. Untukfrekuensi dibawah ambang pendengaran atau kurang dari 20 Hz disebutgelombang infrasonik dan begitu juga sebaliknya frekuensi diatas ambangpendengaran disebut gelombang ultrasonik. Gelombang inidapat merambat dalam medium padat, cair atau gas, hal ini disebabkan karenagelombang ultrasonik merupakan rambatan energi dan momentum sehinggamerambat sebagai interaksi dengan molekul dan sifat inersia medium yangdilaluinya. Gelombang mekanik jika melewati suatu medium akan mengalamiperistiwa atenuasi (peredaman) intensitas gelombang yang disebabkan olehdispersi (penghamburan) dan absorpsi atau penyerapan(Goberman 1968).
Karakteristik gelombang ultrasonik yang melalui medium mengakibatkan getaran partikel dengan medium amplitudo sejajar dengan arah rambat secara longitudinal sehingga menyebabkan partikel medium membentuk rapatan (strain) dan regangan (stress). Proses kontinu yang menyebabkan terjadinya rapatan dan regangan di dalam medium disebabkan oleh getaran partikel secara periodik selama gelombang ultrasonik melaluinya. Kecepatan dan penyerapan ultrasonik berbeda dalam medium perambatanyang berbeda. Ini karena interaksi gelombang ultrasonik dengan bahan bergantungkepada ciri-ciri fisik medium perambatan dan mekanisme interaksi gelombangultrasonik dengan bahan. Kecepatan perambatan gelombang longitudinalbergantung kepada modulus elastik yang setara dengan modulus pukal dan densitimedium. Penyerapan gelombang ultrasonik dalam cairan pula disebabkan olehpenyebaran dan kehilangan energi ultrasonik kepada energi panas melaluibeberapa mekanisme seperti kekentalan cairan, konduksi termal dan fenomenarelaksasi(Mason dan Lorimer 2002).
Pada alat ultrasonic processor Cole-Parmer, spesifikasi yang dapat diperoleh yaitu frekuensi yang tidak bisa diubah-ubah sebesar 20 KHz dan daya sebesar 130 watt. Pada alat tersebut juga terdapat waktu sonikasi, amplitudo, dan pulsa gelombang yang dapat diatur sesuai kebutuhan. Batas atas rentang ultrasonik mencapai 5MHz untuk gas dan mencapai 500 MHz untuk cairan dan padatan. Penggunaan ultrasonik berdasarkan rentangnya yang luas ini dibagi menjadi dua bagian. Bagian pertama adalah suara beramplitudo rendah (frekuensi lebih tinggi). Gelombang beramplitudo rendah ini secara umum digunakan untuk analisis pengukuran kecepatan dan koefisien penyerapan gelombang pada rentang 2 hingga 10 MHz. Bagian kedua adalah gelombang berenergi tinggi dan terletak pada frekuensi 20 hingga 100 KHz. Gelombang ini dapat digunakan untuk pembersihan, pembentukan plastik, dan modifikasi bahan-bahan organik maupun anorganik (Mason dan Lorimer 2002).
2.4.
METODE SONIKASI
Sonikasi merupakan aplikasi dari penggunaan energi suara untuk mengaduk partikel dalam suatu sampel dengan tujuan yang bermacam-macam. Sonikasi dapat digunakan untuk mempercepat pelarutan suatu materi dengan memecah reaksi intermolekuler, sehingga terbentuk partikel berukuran nano.Sonikasi berarti memberi perlakuan ultrasonik pada suatu bahan dengan kondisi tertentu, sehingga bahan tersebut mengalami reaksi kimia akibat perlakuan tersebut. Metode ini termasuk jenis metode top down dalam pembuatan material nano. Prosesnya dengan
(22)
9
cara menggunakan gelombang ultrasonik dengan rentang frekuensi 20 KHz-10 MHz yang ditembakkan ke dalam medium cair untuk menghasilkan gelembung kavitasi yang dapat membuat partikel memiliki diameter dalam skala nano (Suslick dan Price 1999).
Gelombang ultrasonik bila berada di dalam medium cair akan dapat menimbulkan kavitasi akustik. Selama proses kavitasi akan terjadi bubble collapse (ketidakstabilan gelembung), yaitu pecahnya gelembung kecil akibat suara. Akibatnya akan terjadi peristiwa hotspot yang melibatkan energi yang sangat tinggi. Hotspot adalah pemanasan lokal yang sangat intens yaitu sekitar 5000 K dengan tekanan sekitar 1000 atm, laju pemanasan dan pendinginannya bisa sangat cepat yaitu 1010 K/s (Suslick dan Price 1999).
Pemberian gelombang ultrasonik pada suatu larutan menyebabkan molekul-molekul yang terkandung di dalam larutan berosilasi terhadap posisi rata-ratanya. Larutan akan mengalami regangan dan rapatan. Ketika energi yang diberikan oleh gelombang ultrasonik ini cukup besar, regangan gelombang bisa memecah ikatan antar molekul larutan, dan molekul larutan yang terpecah ikatannya ini akan memerangkap gas-gas yang terlarut didalam larutan ketika timbul rapatan kembali. Akibatnya timbul bola-bola berongga atau gelembung-gelembung yang berisi gas yang terperangkap, yang dikenal dengan efek kavitasi. Gelembung-gelembung ini bisa memiliki diameter yang membesar hingga ukuran maksimumnya, kemudian berkonstraksi, mengecil sehingga berkurang volumenya, bahkan beberapa hingga menghilang seluruhnya.
Gambar 4. Ilustrasi temperatur, tekanan, dan gaya geser yang timbul ketika gelembung mengecil (Collapse)(Mason & Lorimer, 2002)
Pada beberapa kasus, ukuran gelembung bisa membesar dan mengecil (berosilasi) mengikuti regangan dan rapatan gelombang ultrasonik yang diberikan. Ketika gelembung mengecil (collapse), terjadi tekanan yang sangat besar di dalam gelembung. Demikian pula suhu di dalam gelembung, menjadi sangat besar. Daerah persambungan (interface) antara gelembung dan larutan memiliki temperatur dan tekanan yang menengah. Sementara itu daerah di sekitar gelembung akan menerima gaya geser (shear force) yang sangat tinggi akibat pengecilan ukuran gelembung. Reaksi kimia bisa berlangsung di dalam gelembung akibat tekanan dan temperatur yang sangat tinggi di dalam gelembung ini. Untuk itu, senyawa kimia yang diharapkan bereaksi harus memasuki gelembung, dan karenanya harus bersifat volatile (mudah menguap). Selain itu, akibat pengecilan tiba-tiba dari gelembung, cairan di sekeliling gelembung mengalami gaya geser yang cukup besar. Gaya ini juga bisa membantu terjadinya reaksi kimia.
Penggunaan gelombang ultrasonik sangat efektif dalam pembentukan materi berukuran nano. Gelombang ultrasonik banyak diterapkan pada berbagai bidang seperti bidang instrumentasi, kesehatan dan sebagainya. Salah satu yang terpenting dari aplikasi gelombang
Gaya geser (shear force) yang tinggi di sekeliling gelembung yang mengecil
Temperatur dan tekanan menengah (intermediate) pada persambungan gelembung dan cairan
Temperaturdan tekanan yang sangat tinggi di tengah gelembung yang mengecil
(23)
10
ultrasonik adalah pemanfaatannya dalam pembuatan bahan berukuran nano dengan metode emulsifikasi (Suslick dan Price 1999)
Efek ultrasonik pada polimer adalah pemutusan dan pembentukan ikatan, sehingga memungkinkan terjadi perubahan struktur. Dalam proses kavitasi terbentuk gelembung yang berasal dari salah satu fasa yang didispersikan dalam fasa yang lain. Pada proses sonikasi terjadi siklus perendaman gelombang dimana terjadi penurunan energi mekanik terhadap waktu dan resonansi. Hal inilah yang menyebabkan nanopartikel yang terkungkung di dalamnya dapat juga terpisah satu sama lain sehingga didapatkan nanosfer dengan ukuran kecil (Nakahira et al. 2007).
2.5.
SUSPENSI
Suspensi merupakan salah satu contoh dari bentuk sediaan cair, yang secara umum dapat diartikan sebagai suatu sistem dispersi kasar yang terdiri atas bahan padat tidak larut tetapi terdispersi merata ke dalam cairan pembawa dan merupakan sistem heterogen yang terdiri dari dua fase. Fase kontinu atau fase luarumumnya merupakan cairan atau semipadat, dan fase terdispersi atau fase dalamterbuat dari partikel-partikel kecil yang pada dasarnya tidak larut, tetapi terdispersiseluruhnya dalam fase kontinu. Salah satu problem yang dihadapi dalam proses pembuatan suspensi adalah cara memperlambat penimbunan partikel serta menjaga homogenitas dari partikel. Cara tersebut merupakan salah satu tindakan untuk menjaga stabilitas suspensi. Suspensi yang baik dibuat dengan menggabungkan sistem flokulasi dandeflokulasi parsial, dan mencegah terjadinya cake, kemudian dapat ditambahkanzat pensuspensi untuk menjaga agar flok-flok itu tetap tersuspensi. Bertambahnyaviskositas karena zat pensuspensi juga akan memperlambat pertumbuhan kristalkarena lambatnya kecepatan difusi. Sebagian besar zat pensuspensi berupa koloidhidrofilik yang mempunyai muatan negatif yang diendapkan oleh zatpemflokulasi. Zat pemflokulasi dapat berupa elektrolit anorganik, surfaktan ionik,dan polimer hidrofilik(Ansel 1989).Untuk mendapatkan suspensi yang baik, perlu diperhatikan hal-hal sebagaiberikut :
a. Fase dispersi mengendap secara lambat, dan jika mengendap tidak bolehmembentuk cake yang keras, dan dapat segera terdispersi kembali menjadicampuran yang homogen jika dikocok.
b. Ukuran partikel tersuspensi tetap konstan selama waktu penyimpanan.
c. Suspensi tidak boleh terlalu kental agar dapat dituang dengan mudah melaluibotol atau dapat mengalir (Ansel et al. 2005).
Terdapat dua macam sistem dalam proses pembuatan bentuk suspensi, yaitu sistem flokulasi dan sistem deflokulasi. Pemilihan metode initergantung dari bagaimana partikel atau bahan tersebut terdispersi ke dalamcairan. Dalam sistem flokulasi, partikel terflokulasi merupakan agregat yangbebas dalam ikatan lemah. Pada sistem ini peristiwa sedimentasi terjadi dengancepat dan partikel mengendap sebagai flok (kumpulan partikel). Sedimen tersebutdalam keadaan bebas, tidak membentuk cake yang keras serta mudah terdispersikembali ke bentuk semula. Sistem ini kurang disukai karena sedimentasi terjadi dengan cepat dan terbentuk lapisan yang jernih diatasnya. Dalam sistem deflokulasi, partikel deflokulasi mengendap perlahan-lahandan akhirnya membentuk cake yang keras dan sukar terdispersi kembali. Padametode ini partikel suspensi dalam keadaan terpisah satu dengan yang lain, danmasing-masing partikel mengendap secara terpisah. Metode ini lebih banyakdisukai karena tidak terjadi lapisan yang bening dan terbentuk endapansecara perlahan (Priyambodo 2007).
(24)
11
2.6.
CMC (
Carboxymethylcellulose
)
Bahan penstabil adalah zat yang dapat menstabilkan, mengentalkan atau memekatkan makanan yang dicampur dengan air untuk membentuk kekentalan tertentu. Zat-zat yang termasuk penstabil adalah gum arab, gelatin, agar-agar, natrium alginat, pektin, dan carboxymethyl cellulose (CMC) (Ganz 1977).
CMC merupakan salah satu bahan pengental turunan selulosa yang berfungsi sebagai stabilizer, thickening agent dan emulsifier pada makanan. CMC dapat larut di dalam air dingin dan air panas serta menghasilkan larutan yang jernih, tanpa warna dengan aroma netral. CMC adalah bahan pengental yang larut dalam air, anionik dan polimer linier. CMC merupakan salah satu turunan selulosa yang disebut dengan eter selulosa(Murray 2000). CMC teknis mempunyai kemurnian antara 94-99%, sedangkan yang digunakan untuk makanan dan minuman mempunyai kemurnian 99.5% (Nussinovitch 1997).
Secara komersial, jenis CMC dibedakan berdasarkan viskositas, ukuran partikel dan derajat substitusi untuk beberapa larutan tertentu. Semakin tinggi derajat substitusi, semakin tinggi kelarutan polimer CMC. Selain larut di dalam air, CMC juga larut di dalam pelarut organik seperti campuran air-etanol. Jenis CMC yang mempunyai viskositas rendah lebih toleran terhadap konsentrasi etanol tinggi sampai dengan 50% etanol atau 40% aseton. Sifat di atas sangat penting untuk aplikasi pada minuman beralkohol yang campurannya menginginkan kekentalan tinggi dan kejernihan (Keller 1984).
Stabilitas minuman diperoleh bila partikel-partikel tidak larut terdispersi merata di dalam cairan untuk waktu yang cukup lama. Kekeruhan terjadi karena adanya padatan tidak larut yang berupa partikel-partikel kecil. Koloid seperti ini disebut sol, dimana fase terdispersinya terbentuk cairan dan kestabilan minuman dapat dipertahankan dengan penambahan CMC. CMC merupakan suatu polimer yang mempunyai berat molekul 210000 sampai 500000. CMC digunakan dalam berbagai industri pangan untuk membentuk, konsistensi dan tekstur, dimana CMC berperan sebagai pengikat air, pengental dan stabilizer emulsi. CMC atau sodium carboxy methyl cellulose adalah suatu persenyawaan polimer yang berbentuk tepung berwarna putih (Potter 1973).
CMC dalam perdagangan dikenal dengan garam natrium dari Carboxymethyl cellulose. Menurut Ganz (1977) Carboxymethyl diperoleh dari perlakuan selulosa dengan natrium mono khloroasetat. Hasilnya dicuci dengan menghilangkan garam-garam dengan rekasi sebagai berikut :
Rcell(OH)3+NaOH+CLCH2COONa Rcell(OH)2(OCH2COONa)+NaCL+H2O
Menurut Nussinovitch (1977) pemberian senyawa yang dapat mengikat air seperti CMC ini akan menaikan viskositas larutan, tetapi nilai viskositas dari CMC akan berkurang apabila adanya perlakuan dengan suhu yang tinggi dapat menurunkan nilai viskositas CMC, sedangkan nilai pH asam atau pH rendah tidak dapat meningkatkan viskositas dari CMC, dan nilai viskositas CMC ini dapat stabil pada pH 7-9.Karena CMC mempunyai gugus karboksil, maka viskositas larutan CMC dipengaruhi oleh pH larutan. Nilai pH optimum adalah 5 dan apabila pH terlalu rendah (<3), CMC akan mengendap(Keller 1984). Struktur CMC dapat dilihat pada Gambar 5.
(25)
12
Gambar 5. Struktur molekul CMC (Sumber : Nussinovitch 1997)
2.7.
NANOPARTIKEL
Nanoteknologi merupakan teknologi dalam pembentukan bahan fungsional, sumber, dan sistem melalui pengaturan berdasarkan skala atau ukuran dan didapatkan dengan pemanfaatan fenomena umum, secara fisika, kimia, serta biologi dalam skala yang lebih besar (Park 2007).Nanoteknologi adalah ilmu dan rekayasa dalam menciptakan material, strukturfungsional, maupun piranti alam skala nanometer. Material berukuran nanometer memilikisejumlah sifat kimia dan fisika yang lebih unggul dari material berukuran besar (bulk).Disamping itu material dengan ukuran nanometer memiliki sifat yang kaya karenamenghasilkan sifat yang tidak dimiliki oleh material ukuran besar. Sejumlah sifat tersebutdapat diubah-ubah dengan melalui pengontrolan ukuran material, pengaturan komposisikimiawi, modifikasi permukaan, dan pengontrolan interaksi antar partikel (Lead 2007).
Nanopartikel adalah partikel yang memiliki satu dimensi yaitu kurang dari 100 nanometer. Bahan konvensional yang terbuat nanopartikel bisa di ubah ke banyak bentuk. Hal ini disebabkan karena nanopartikel memiliki luas permukaan per satuan berat lebih besar dari pada lebar partikel nya, hal ini menyebabkan mereka lebih reaktif terhadap beberapa molekul lain.Material nanopartikel adalah material-material buatan manusia yang berskala nano,yaitu lebih kecil dari 100 nm, termasuk di dalamnya adalah nanodot atau quantum dot,nanowire dan carbon nanotube(Park 2007).
Nanopartikel dapat dihasilkan dalam tiga bentuk yaitu: (1) nanopartikel alami, (2) nanopartikel antropogenik, dan (3), nanopartikel buatan. Nanopartikel alami terbentuk secara sendirinya serta mencangkup bahan yang mengandung nanokomponen dan kemungkinan ditemukan di atmosfir seperti garam laut yang dihasilkan oleh evaporasi air laut kedalam bentuk spray air, debu tanah, abu vulkanik, sulfat dari gas biogenik, dan bahan organik dari gas biogenik. Kandungan dari masing-masing nanopartikel alami tersebut di dalam atmosfer bergantung kepada kondisi bumi.Nanopartikel antropogenik lain berada dalam bentuk asap dan partikulat yang dihasilkan dari oksidasi gas, seperti sulfat dan nitrat. Sedangkan nanopartikel buatan merupakan nanopartikel yang dibentuk untuk tujuan tertentu dan kemungkinan ditemukan dalam satu atau beberapa bentuk yang berbeda (Lead 2007).
(26)
13
Nanopartikel digunakandi berbagai bidang. Daftar di bawah ini memberi informasi mengenai aplikasi nanopartikel:
a. Nanopartikel emas, memungkinkan panas dari laser inframerah dapat ditargetkan ke tumor kanker.
b. Nanopartikel silikat yang digunakan sebagai penghalang gas (misalnya gas oksigen), sehingga menjaga kelembaban substasi yang dikemas dalam film plastik yang sering digunakan untuk kemasan. Hal ini dapat mengurangi kemungkinan makanan spoiling atau mengering.
c. Nanopartikel zinc oksida digunakan oleh berbagai industri untuk melindungi kayu, plastik, dan tekstil dari sinar UV secara langsung.
d. Nanopartikel kristal silikon dioksida, mengisi kesenjangan antara serat karbon untuk memperkuat raket tenis.
e. Nanopartikel perak, dapat membunuh bakteri dalam kain yang membuat pakaian tahan bau. f. Krim nanopartikel yang melepaskan gas nitrat oksida untuk melawan infeksi StapH.
g. Nanopartikel yang digunakan sebagai pengantar obat kemoterapi langsung ke sel-sel kanker. h. Nanopartikel besi yang digunakan untuk membersihkan polusi karbon tetraklorida dalam air
tanah.
i. Pelapisan anoda baterai lithium ion dengan nanopartikel silikon untuk meningkatkan daya baterai dan mengurangi waktu mengisi ulang.
j. Sebuah lapisan di antara ruang nanopartikel paladium dapat mendeteksi hidrogen. Ketika hidrogen diserap, nanopartikel paladium membengkak, menyebabkan resistansi lapisan dalam antara nanopartikel menurun.
k. Quantum Dots (kristal nanopartikel) dapat mengidentifikasi lokasi sel-sel kanker dalam tubuh.
l. Nanopartikel besi oksida dapat digunakan untuk menigkatkan kualitas gambar MRI kanker tumor. Nanopartikel ini dilapisi dengan peptida yang diikatkan ke kanker tumor. Setelah nanopartikel dilekatkan ke tumor, properti magnetik oksida besi akan meningkatkan kualitas gambar dari hasil scan Resonance Pencitraan Magnetic.
(27)
14
III.
METODOLOGI PENELITIAN
3.1.
WAKTU DAN PELAKSANAAN
Penelitian ini dilaksanaan pada bulan Februarisampai Mei 2011 di Laboratorium Teknik Kimia, dan Laboratorium Pengawasan Mutu Departemen Teknologi Industri Pertanian, Fakultas Teknologi Pertanian, serta Laboratorium Biofisika Departemen Fisika, Fakultas Ilmu Pengetahuan Alam dan Matematika,Institut Pertanian Bogor.
3.2.
ALAT DAN BAHAN
3.2.1.
Alat
Peralatan yang digunakan dalam penelitian antara lain ultrasonic processor(Cole Parmer 20 KHz, 130 watt), pH meter, inkubator, timbangan, blender, baskom, panci, kain saring, kompor, pengaduk, corong plastik, cawan porselen, cawan alumunium, buret, desikator, pipet, dan alat gelas lainnya.
3.2.2.
Bahan
Bahan baku utama yang digunakan dalam penelitian ini adalah kacang hijau yang dibeli dari pasar Ciampea, Bogor. Bahan penelitian lain yang dipakai yaitu CMC, H2SO4, NaOH,
aquades, HCl dan bahan kimia lainnya.
3.3.
METODE PENELITIAN
Metode penelitian yang dilakukan dibagi menjadi dua, yaitu penelitian pendahuluan dan penelitian utama. Penelitian pendahuluan yang dilakukan meliputi proses karakterisasi biji kacang hijau, pembuatan sari kacang hijau dan penentuan bahan penstabil serta konsentrasi CMC yang digunakan. Untuk penelitian utama dilakukan proses sonikasi, pengujian mutu sari kacang hijau, uji stabilitas suspensi, uji ukuran partikel dan uji organoleptik. Diagram alir tahapan penelitian disajikan pada Gambar6.
3.3.1.
Penelitian Pendahuluan
a.
Karakterisasi Kacang Hijau
Pada tahap ini dilakukan karakterisasi untuk mengetahui kandungan nilai gizi dari bahan baku yang berupa biji kacang hijau. Sebelumnya biji kacang hijaudiperkecil ukurannya dengan menggunakan disc mill hingga ± 40 mesh. Pengecilan ukuran bahan bertujuan untuk mempermudah saat proses analisis. Parameter yang diuji terdiri dari kadar protein, kadar lemak, kadar abu, kadar air, dan kadar karbohidrat (by diference). Prosedur pengujian dapat dilihat pada Lampiran 1.
(28)
15
b.
Pembuatan Sari Kacang Hijau
Proses pembuatan sari kacang hijau terdiri dari sortasi, perendaman, pelepasan kulit ari, penggilingan, penyaringan, dan pasteurisasi pada suhu 60°C selama 30 menit. Kacang hijau disortasi untuk memisahkan kotoran dan kacang hijau rusak. Kacang hijau hasil sortasi kemudian direndam dalam air bersih selama 12 jam dengan perbandingan kacang hijau dengan air adalah satu bagian bobot kacang hijau berbanding dengan tiga bagian volume air (1:3). Setelah perendaman dilakukan penirisan, dan pemisahan terhadap kulit ari kacang hijau.Kacang hijau yang telah bersih kemudian diekstraksi panas dalam blender dengan menggunakan air pada suhu 80°C selama 5 menit. Kemudian bubur kacang hijau di saring dan selanjutnya di pasteurisasi. Diagram alir proses pembuatan sari kacang hijau disajikan pada Gambar7.
c.
Penentuan Bahan Penstabil Dan Konsentrasi CMC
Pada penelitian pendahuluan ini dicari bahan penstabil yang akan digunakan sebagai penstabil minuman sari kacang hijau, pilihan bahan penstabil yang digunakan antara lain maltodekstrin dan CMC dengan jumlah konsentrasi yang sama. Selain itu, pada penelitian pendahuluan ini dicari konsentrasi CMC yang ditambahkan dalam minuman sari kacang hijau yaitu sebanyak 0.05%, 0.1%, 0.2%, 0.3%, atau 0.4%. penentuan bahan penstabil dan konsentrasi terbaik berdasarkan pada stabilitas hasil dari pengamatan visual.
3.3.2.
Penelitian Utama
a.
Penggunaan Gelombang Ultrasonik
Berdasarkan penelitian pendahuluan, maka diperoleh bahan penstabil CMC dan konsentrasi 0.1% yang digunakan untuk penelitian utama. Penelitian ini melanjutkan hasil yang didapat pada penelitian pendahuluan yaitu sari kacang hijau yang telah ditambah CMC dikecilkan ukuran partikelnya dengan alat ulrasonic processor. Prosesnya dengan cara menggunakan gelombang ultrasonik dengan frekuensi 20 KHz yang ditembakkan ke dalam medium cair untuk menghasilkan gelembung kavitasi yang dapat membuat partikel memiliki diameter dalam skala nano. Dalam penelitian ini digunakan variasi waktu proses sonikasi yaitu 20, 40 dan 60 menit, sedangkan amplitudo gelombang ultrasonik yang digunakan adalah 20 %, 30 %, dan 40%.
b.
Pengujian Sari Kacang Hijau
Sari kacang hijau yang telah dilakukan sonikasi, lalu dilakukan pengujian mutu yang terdiri dari kadar protein, kadar lemak, pH, total padatan terlarut, total padatan, viskositas, dan uji mikrobiologi. Prosedur pengujian disajikan pada Lampiran 1.
c.
Uji Stabilitas Suspensi
Uji stabilitas suspensi dilakukan dengan menyimpan sari kacang hijau pada dua suhu yang berbeda, yaitu suhu ruang (28°C) dan suhu lemari es (4°C) selama tiga hari. Kemudian diamati secara visual atau kualitatif apakah terjadi endapan atau tidak. Adanya endapan diberi tanda (+) dan tidak adanya endapan diberi tanda (-).
(29)
16
d.
Uji Ukuran Partikel
Uji ukuran partikel dilakukan menggunakan mikroskop digital serta pengujian PSA (Partilce Size Analyzer) di Nanotech LIPI Serpong. Sampel diambil dengan menggunakan ujung pengaduk, dilarutkan dalam 300 mL air demineral kemudian diaduk sampai homogen. Larutan sampel kemudian dimasukan ke dalam disposeable plastic cuvet dengan tinggi larutan maksimum 15 mm. Lalu sampel diukur menggunakan ZetaSizer Nano Particle Analyzer dengan diatur run 5 kali pengukuran per sampel pada attenuator lebar celah yang optimum yaitu sekitar 6-8. Untuk sampel yang terlalu keruh maka attenuator akan berada di bawah 6, maka sampel perlu diencerkan, sedangkan untuk sampel yang terlalu transparan maka attenuator akan berada di atas 8, maka sampel perlu ditambah.
e.
Uji Organoleptik
Uji organoleptik yang dilakukan adalah uji hedonik, panelis diharapkan dapat menanggapi persepsi kesukaanya pada sampel yang meliputi nilai hedonik warna, rasa, dan aroma. Skala hedonik yang digunakan adalah: (1) sangat tidak suka, (2) tidak suka, (3) agak tidak suka, (4) netral, (5) agak suka, (6) suka, (7) sangat suka. Penilaian dilakukan oleh 20 orang panelis agak terlatih.
3.4.
RANCANGAN PERCOBAAN
Rancangan percobaan yang digunakan adalah rancangan acak lengkap faktorial dengan dua faktor. Faktor-faktor yang divariasikan adalah waktu sonikasi (A) dan amplitudo gelombang ultrasonik (B). Untuk faktor waktu sonikasi terdiri dari tiga taraf yaitu 20, 40 dan 60 menit. Untuk faktor amplitudo gelombang ultrasonik terdiri dari tiga taraf yaitu 20, 30 dan 40 %. Model matematika yang digunakan berdasarkan (Mattjik dan Sumertajaya 2006) adalah :
Y
ijk= µ + A
i+ B
j+ AB
ij+ ε
ijk dengan :Yik = Nilai pengamatan
µ = Rata-rata
Ai = Pengaruh faktor waktu sonikasi pada taraf ke-i
Bj = Pengaruh faktor amplitudo ultrasonik pada taraf ke-j
ABij = Pengaruh interaksi faktor waktu sonikasi pada taraf ke-i dengan faktor amplitudo
ultrasonikpada taraf ke-j έijk = Galat percobaan
Perlakuan perancangan percobaan dilakukan pada parameter kadar protein, kadar lemak, total padatan, pH, viskositas, total padatan terlarut dan uji organoleptik. Data tersebut kemudian diolah dengan menggunakaan perangkat lunak SAS 9.1.3 dan data analysis Excel untuk melihat keragaman yang terjadi pada setiap perlakuan dan interaksi antara perlakuan. Uji lanjut Duncan dilakukan jika terjadi pengaruh yang signifikan antara bahan pada perlakuan yang berbeda, sehingga dapat diketahui perbedaan yang terjadi antar level.
(30)
17
Gambar 6. Diagram alir tahapan penelitian Kacang hijau
Penentuan bahan penstabil dan konsentrasi CMC
Analisis akhir Pengujian karakteristik
kacang hijau
Pembuatan sari kacang hijau
Sari kacang hijau berukuran nano
Sonikasi
Pengujian stabilitas dan mutu sari kacang hijau Amplitudogelombang 20
%, 30% dan 40 %
Waktu sonikasi 20, 40 dan 60 menit
(31)
18
Gambar 7. Diagram alir proses pembuatan sari kacang hijau
Air sisa perendaman
Kulit ari
Sari kacang hijau Penyaringan Bubur kacang hijau
Pasteurisasi (60°C, 30 menit)
Ampas Penirisan
Pemisahan kulit ari
Penggilingan (5 Menit) Air 80°C
8:1 (v/b)
Kacang hijau
Sortasi
Perendaman (12 jam)
kotoran dan biji rusak
Air 3:1 (v/b)
Gula 10% dan CMC
(32)
19
IV.
HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1.
PENELITIAN PENDAHULUAN
4.1.1.
Karakterisasi Kacang Hijau
Bahan baku yang digunakan dalam suatu proses produksi sangat berpengaruh terhadap karakteristik produk yang dihasilkan. Oleh karena itu, pada proses pembuatan sari kacang hijau ini perlu dilakukan penelitian pendahuluan mengenai karakterisasi kacang hijau yang digunakan. Adapun hasil karakterisasi kacang hijau disajikan dalam Tabel 5.
Tabel 5. Hasil karakterisasikacang hijau Parameter Uji Hasil Penelitian
(%b.b)
Penelitian sebelumnya * (%) Kadar air 10.72 7.49–8.45 Kadar abu 4.14 3.64–4.24 Kadar lemak 4.70 0.57–1.86 Kadar protein 22.29 24.26–28.50 Kadar serat 4.52 7.49–8.45 Kadar karbohidrat (by
difference) 53.63 54.25–58.69
Ket: *= sience direct
Hasil karakterisasi kacang hijau menunjukkan bahwa komponen terbesar penyusun kacang hijau adalah karbohidrat, yaitu sebesar 53.63%, padahal menurut literatur kadar karbohidrat kacang hijau berkisar 54.25–58.69%. Hal ini disebabkan karena kandungan lemak kacang hijau pada bahan penelitian cukup besar sehingga nilai karbohidrat berkurang. Nilai karbohidrat dihitung dengan cara by difference, yaitu pengurangan jumlah komponen bahan total dengan jumlah kadar air, kadar abu, kadar lemak, kadar serat dan kadar protein.Karbohidrat merupakan sumber kalori utama dan mempunyai peranan penting dalam menentukan karakteristik bahan makanan, misalnya rasa, warna, dan tekstur (Winarno 1995). Karbohidrat dalam bahan makanan terdiri dari dua jenis yaitu karbohidrat yang dapat dicerna (pati) dan yang tidak dapat dicerna (serat) oleh tubuh dalam sistem metabolisme.
Komponen terbesar kedua dari kacang hijau yaitu protein. Kadar protein kacang hijau yang didapat dari hasil penelitian yaitu 22.29% sedikit lebih rendah dibanding literatur. Sedangkan menurut Astawan (2009) protein yang terkandung dalam biji kacang hijau cukup tinggi yaitu sekitar 22.2 g/100 g. Protein ini merupakan salah satu zat penting yang sangat dibutuhkan tubuh untuk pertumbuhan dan memperbaiki jaringan tubuh yang rusak.Protein dibutuhkan untuk pembentukan enzim, antibodi, dan beberapa hormon.
Kadar air dalam pangan dapat diketahui dengan melakukan pemanasan terhadap bahan pangan yang ingin diketahui kandungan airnyasampai batas dimana perkembangan mikroorganisme dan kegiatan enzim yang dapat menyebabkan pembusukan terhambat atau terhenti. Pada penelitian, penetapan kadar air dilakukan dengan menggunakan metode oven yang pertama-tama bahan dipanaskan pada suhu ±105oC. Hal ini disebabkan kacang hijau tahan atau stabil terhadap pemanasan yang agak tinggi. Suatu bahan yang telah mengalami pengeringan, lebih bersifat higroskopis daripada bahan asalnya. Oleh karena itu, bahan dimasukkan dalam
(33)
20
desikator untuk mencegah bahan menyerap uap air dari udara sekeliling hingga mencapai bobot yang konstan.
Bobot sampel yang dihitung setelah dikeluarkan dari oven harus didapat berat konstannya, yaitu berat bahan yang tidak akan berkurang atau tetap setelah dimasukkan dalam oven. Berat sampel setelah konstan dapat diartikan bahwa air yang terdapat dalam sampel telah menguap dan yang tersisa hanya padatan dan air yang benar-benar terikat kuat dalam sampel, setelah itu dapat dilakukan perhitungan untuk mengetahui persen kadar air dalam bahan.
Berdasarkan data analisis diatas, dapat dilihat bahwa kadar air kacang hijau sebesar 10.72%. Sedikit berbeda dengan data yang didapat diliteratur yaitu sekitar 7.49-8.45%. Hal ini karena kacang hijau dibeli dari pasar, sehingga penyimpanan dan pengemasan yang kurang baik akan menyebabkan nilai kadar air meningkat sehingga terjadi proses penyerapan air dan berakibat pada penurunan mutu produk. Kacang hijau tersebut biasanya ditempatkan di dalam karung atau wadah terbuka. Semakin tinggi nilai kadar air, maka semakin mudah mikroorganisme tumbuh dan umur simpan semakin pendek sesuai dengan literatur yang meyebutkan bahwasemakin banyak kadar air dalam suatu bahan, maka semakin cepat pembusukannya oleh mikroorganisme. Dengan demikian bahan yang dikeringkan dapat mempunyai waktu simpan yang lebih lama dan kandungan nutrisinya masih ada(Ilham 2010).
Protein, karbohidrat, dan air merupakan kandungan utama dalam bahan pangan. Protein dibutuhkan terutama untuk pertumbuhan dan memperbaiki jaringan tubuh yang rusak. Karbohidrat dan lemak merupakan sumber energi dalam aktivitas tubuh manusia, sedangkan garam-garam mineral dan vitamin juga merupakan faktor penting dalam kelangsungan hidup. Lemak yang dioksidasi secara sempurna dalam tubuh menghasilkan 9.3 kalori/g lemak, sedangkan protein dan karbohidrat masing-masing menghasilkan 4.1 dan 4.2 kalori/g (Winarno 1997).
Menurut Winarno (1997) sekitar 96% bahan makanan terdiri dari bahan organik dan air, sisanya terdiri dari unsur-unsur mineral yang dikenal sebagai zat anorganik atau kadar abu. Kadar abu secara kasar menggambarkan kandungan mineral dari suatu bahan pangan. Meskipun sedikit, tubuh membutuhkan unsur mineral sebagai zat pembangun dan pengatur. Abu merupakan residu yang tertinggal setelah suatu bahan dibakar sampai bebas karbon. Kadar abu suatu bahan menggambarkan banyaknya mineral yang tidak terbakar menjadi zat yang dapat menguap. Semakin besar kadar abu suatu bahan makanan menunjukkan semakin tinggi mineral yang dikandung oleh bahan tersebut. Hasil penelitian menunjukkan nilai kadar abu dari biji kacang hijau yaitu sebesar 4.14% sesuai dengan rentang nilai yang didapat di literatur yaitu berkisar dari 3.64–4.24%.
Kacang hijau memiliki kandungan lemak yang rendah, namun memiliki kandungan protein yang tinggi. Lemak dalam tubuh berguna sebagai cadangan energi untuk aktivitas tubuh. Kacang-kacangan merupakan sumber lemak nabati. Lemak nabati umumnya kaya akan polyunsaturated fatty acid (PUFA), yaitu asam lemak tak jenuh yang mempunyai dua atau lebih ikatan rangkap. Kandungan lemak dalam biji kacang hijau sangat rendah yaitu hanya 1.2 g/100 gr. Berdasarkan penelitian, kadar lemak kacang hijau bernilai 4.70% menunjukkan hasil yang berbeda. Begitu pula dengan nilai kadar serat dan kadar air, hasil yang didapat dari penelitian menunjukkan angka diluar rentang dari literatur. Hal ini mungkin disebabkan karena perbedaan varietas, lokasi tumbuh, dan teknik budaya. Keragaman zat gizi tanaman pangan diakibatkan oleh banyaknya faktor yang saling bergantungan, terutama faktor genetik, sinar surya, curah hujan, topografi, tanah, lokasi, musim, pemupukan, dan derajat pemasakan. Susunan tanaman pangan dari galur yang sama tetapi tumbuh pada tempat berbeda, sering berbeda (Astawan 2009).
(34)
21
Serat termasuk kedalam karbohidrat yang tidak dapat dicerna oleh usus manusia, namun keberadaan serat ini sangat penting. Hasil analisis, kadar serat kacang hijau hanya sebesar4.52% jauh lebih kecil dibandingkan dengan data yang diperoleh dari literatur yang berkisar 7.49– 8.45%. Ini menunjukkan biji kacang hijau yang digunakan untuk bahan penelitian mempunyai kadar serat yang lebih rendah dari biasanya padahal serat merupakan salah satu komponen penting bagi tubuh. Menurut Santoso dan Bambang(2005), faktor-faktor seperti spesies, tingkat kematangan, bagian tanaman yang dikonsumsi, dan perlakuan terhadap bahan pangan tersebut, sangat berpengaruh terhadap komposisi kimia dan fisik dari serat makanan serta berpengaruh juga terhadap peran fisiologis dalam tubuh.
4.1.2.
Pembuatan Sari Kacang Hijau
Dalam pembuatan sari kacang hijau, pertama kali dilakukan proses sortasi terhadap biji kacang hijau yang digunakan. Sortasi dimaksudkan untuk membuang kotoran dan menghilangkan biji yang rusak. Sortasi yang dilakukan secara manual dengan mengambil kotoran yang ada dan membuang biji yang mengambang dalam air. Sortasi ini perlu dilakukan karena karekteristik biji kacang hijau yang kurang seragam. Somaatmadja (1974) menyatakan bahwa sifat tanaman kacang hijau yang tidak menguntungkan antara lain berbunga terus-menerus, sehingga pada satu pohon terdapat buah masak, buah muda dan bunga. Pada waktu panen, kemungkinan buah muda dan bunga ikut terambil yang menyebabkan biji yang dihasilkan kurang seragam.
Sebelum kacang hijau dimasak, dilakukan perendaman dalam air. Selama kacang hijau direndam, kacang hijau akan menyerap air sehingga biji akan mengembang. Perendaman biji kacang hijau bertujuan untuk memudahkan pemasakan pada tahap selanjutnya. Perendaman air yang terlalu lama akan menyebabkan biji kacang hijau berkecambah. Biji yang berkecambah akan mempengaruhi baik pada nilai gizinya maupun sifat fungsionalnya. Perendaman kacang hijau juga dimaksudkan untuk melunakkan struktur selular kacang hijau dan mempermudah pengupasan kulit kacang hijau akan tetapi perendaman yang terlalu lama dapat mengurangi total padatan (Sundarsih 2009). Dalam penelitian ini dilakukan perendaman selama 12 jam.
Setelah direndam dan ditiriskan, kacang hijau siap untuk dimasak. Pemasakan ini bertujuan untuk menghilangkan bau langu kacang hijau. Seperti halnya pada kebanyakan tanaman leguminosa lainnya, kacang hijau mempunyai aroma langu pada waktu mentah. Bau langu ini disebabkan oleh enzim lipoksigenase. Pemanasan akan menginaktifkan enzim ini. Disamping itu pemanasan akan menginaktifkan tripsin inhibitor sehingga diharapkan daya cerna sari kacang hijau yang dihasilkan akan meningkat (Ulum 1997).
Kacang hijau yang telah dimasak siap untuk diblender dan ditambahkan air masak dengan perbandingan bobot kering kacang hijau dengan air sebesar 1:8 mengacu pada penelitian Triyono (2010) yang menyatakan bahwa pembuatan sari kacang hijau yang paling disukai adalah dengan proporsi penambahan air 1:8. Setelah diblender, selanjutnya ampasnya dipisahkan dengan penyaringan menggunakan kain saring. Terakhir dilakukan proses pasteurisasi pada suhu 60°C selama ± 30 menit untuk mengurangi aktivitas biologis mikroorganisme.
(35)
22
4.1.3.
Penentuan Bahan Penstabil Dan Konsentrasi CMC.
Sebelum penelitian utama, telah dilakukan penentuan bahan penstabil dan konsentrasi yang digunakan pada penelitian pendahuluan. Bahan penstabil yang digunakan antara lain maltodekstrin dan CMC dengan jumlah konsentrasi yang sama. Berdasarkan hasil pengujian ini CMC merupakan bahan penstabil yang dapat mengikat sari kacang hijau dalam air dengan waktu yang cukup lama dibandingkan dengan bahan penstabil maltodekstrin, untuk itu CMC dipergunakan untuk proses pembuatan minuman sari kacang hijau pada penelitian selanjutnya.
Selain itu pada penelitian pendahuluan ini dicari konsentrasi CMC yang akan ditambahkan dalam minuman sari kacang hijau.Berdasarkan hasil uji stabilitas suspensi sari kacang hijau di dapat jumlah CMC dengan konsentrasi 0.1% merupakan hasil terbaik, sehingga untuk penelitian selanjutan konsentrasi CMC yang dipergunakan adalah 0.1%. Hal ini disebabkan karena CMC sebagai bahan penstabil lebih efektif daripada maltodekstrin dalam mempertahankan mutu sari kacang hijau dilihat dari penampakan secara visual.
Gambar 8. Penentuan konsentrasi CMC
Karboksimetil selulosa merupakan eter polimer selulosa linear dan berupa senyawa anion, yang bersifat biodegradable, tidak berwarna, tidak berbau, tidak beracun, butiran atau bubuk yang larut dalam air namun tidak larut dalam larutan organik, memiliki rentang pH sebesar 6.5 sampai 8.0, stabil pada rentang pH 2-10, bereaksi dengan garam logam berat membentuk film yang tidak larut dalam air, transparan, serta tidak bereaksi dengan senyawa organik (Nussinovitch 1997).
Konsentrasi CMC yang terlalu tinggi dapat mengakibatkan pengendapan. Pemakaian CMC dengan konsentrasi 0.1-0.5% sudah biasa digunakan untuk mempertahankan stabilitas suspensi sari buah, namun stabilitas suspensi dan mutu terbaik belum direkomendasikan dengan tepat secara khusus bagi sari kacang hijau. Penelitian pendahuluan ini dilakukan untuk mengetahui konsentrasi CMC yang tepat untuk menghasilkan sari kacang hijau yang stabil dan tetap berkualitas baik.
4.2.
PENELITIAN UTAMA
4.2.1. Pengujian Sari Kacang Hijau
1) Kadar Protein
Kadar protein merupakan parameter yang digunakan untuk mengetahui banyaknya jumlah nitrogen yang terkandung di dalam produk yang dianalisis. Semakin banyak jumlah nitrogen yang terkandung di dalam produk maka nilai kadar protein produk tersebut semakin besar.Berdasarkan analisis sidik ragam (Lampiran 3) dapat dilihat bahwa waktu sonikasi dan
endapan
(1)
67
Lampiran 13. Rekapitulasi data uji hedonik warna minuman sari kacang hijau
P
AN
E
L
IS
KODE SAMPEL
TOTAL PANELIS
789 653 231 197 568 342 475 814 926 692
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Yi ∑Yij2 Yi2
1 5 5 5 6 6 5 6 6 5 6 55 305 3025
2 5 6 4 5 6 6 3 4 5 7 51 273 2601
3 6 6 5 5 6 5 4 5 6 6 54 296 2916
4 5 5 5 5 5 5 6 6 6 6 54 294 2916
5 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 40 160 1600
6 7 7 7 6 6 6 5 5 5 5 59 355 3481
7 6 6 5 6 6 5 5 5 5 6 55 305 3025
8 4 6 6 6 5 5 5 4 4 4 49 247 2401
9 5 6 6 6 6 5 3 2 5 1 45 233 2025
10 5 4 5 6 6 5 6 6 6 6 55 307 3025
11 4 3 6 6 4 4 4 5 3 4 43 195 1849
12 6 6 6 6 6 6 5 5 5 5 56 316 3136
13 6 5 6 6 5 6 7 6 6 5 58 340 3364
14 4 4 4 4 4 6 4 4 4 4 42 180 1764
15 6 6 6 4 6 6 3 3 3 6 49 259 2401
16 5 5 5 5 5 6 6 6 7 7 57 331 3249
17 5 6 6 6 6 6 4 3 3 6 51 275 2601
18 5 5 6 6 6 6 5 5 6 4 54 296 2916
19 5 5 5 5 6 6 4 3 3 3 45 215 2025
20 6 6 5 5 5 5 5 5 6 5 53 283 2809
T
ot
al
S
a
m
p
e
l
Yj 104 106 107 108 109 108 94 92 97 100 1025 53129
∑jYij2 1078 1804 1424 1818 1444 1167 1041 809 858 1064 5465
(Yj)2 10816 11236 11449 11664 11881 11664 8836 8464 9409 10000 1054
19
(2)
68
Lampiran 14. Perhitungan nilai uji organoleptik warna sari kacang hijau
Faktor Koreksi
5253.13
Kuadrat Total
211.875
Kuadrat Perlakuan
17.825
Kuadrat Kelompok
59.775
JKG
134.275
Tabulasi
Sumber keragaman
db
jk
kt
fhit
Perlakuan
9
17.825
1.98056
2.52225
kelompok
19
59.775
0.78523
galat
171
134.275
total
199
F hitung > F Tabel = Berbeda Nyata (1%)
F hitung > F Tabel = Berbeda Nyata (5%)
A3B2
4.6 A
A3B1
4.7 B
A3B3
4.85 C
Kontrol
5 D
A1B1
5.2 E
A1B2
5.3 F
A1B3
5.35 G
A2B1
5.4 H
A2B3
5.4 I
A2B2
5.45 I
Nilai F Tabel 1%
2.32
Nilai F Tabel 5%
1.83
Keterangan :
Kontrol
: Tidak dilakukan sonikasi
A1B1
: waktu sonikasi 20 menit amplitudo gelombang ultrasonik 20%
A1B2
: waktu sonikasi 20 menit amplitudo gelombang ultrasonik 30%
A1B3
: waktu sonikasi 20 menit amplitudo gelombang ultrasonik 40%
A2B1
: waktu sonikasi 40 menit amplitudo gelombang ultrasonik 20%
A2B2
: waktu sonikasi 40 menit amplitudo gelombang ultrasonik 30%
A2B3
: waktu sonikasi 40 menit amplitudo gelombang ultrasonik 40%
A3B1
: waktu sonikasi 60 menit amplitudo gelombang ultrasonik 20%
A3B2
: waktu sonikasi 60 menit amplitudo gelombang ultrasonik 30%
A3B3
: waktu sonikasi 60 menit amplitudo gelombang ultrasonik 40%
(3)
69
Lampiran 15. Rekapitulasi data uji hedonik rasa minuman sari kacang hijau
P
AN
E
L
IS
KODE SAMPEL
TOTAL PANELIS
789 653 231 197 568 342 475 814 926 692
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Yi ∑Yij2 Yi2
1 5 6 6 6 5 5 6 6 6 6 57 327 3249
2 7 5 6 6 6 6 2 2 2 2 44 234 1936
3 5 4 4 5 6 4 5 6 6 6 51 267 2601
4 4 4 4 4 4 5 5 5 5 5 45 205 2025
5 6 6 6 6 6 6 2 2 2 1 43 229 1849
6 6 6 7 6 5 4 2 2 5 2 45 235 2025
7 3 3 6 6 6 6 2 3 6 2 43 215 1849
8 3 4 5 6 3 6 3 4 4 3 41 181 1681
9 6 6 5 7 6 5 3 2 5 2 47 249 2209
10 4 5 6 5 5 6 3 3 4 4 45 213 2025
11 4 4 6 6 4 3 5 6 5 5 48 240 2304
12 6 6 6 6 6 6 2 2 2 2 44 232 1936
13 5 7 3 5 3 4 2 2 6 2 39 181 1521
14 6 4 4 4 4 4 3 5 4 4 42 182 1764
15 6 4 4 4 4 5 3 3 3 3 39 161 1521
16 4 4 4 5 5 5 5 7 7 7 53 295 2809
17 6 6 4 3 4 6 3 4 5 3 44 208 1936
18 4 5 5 5 6 6 6 6 5 6 54 296 2916
19 5 4 4 5 6 6 4 4 3 3 44 204 1936
20 6 6 6 6 6 6 5 7 7 7 62 388 3844
T
ot
al
S
a
m
p
e
l Yj 101 99 101 106 100 104 71 81 92 75 930 43936
∑jYij2 598 632 1372 1804 801 1782 314 510 994 372 4742
(Yj)2 10201 9801 10201 11236 10000 10816 5041 6561 8464 5625 87946
(4)
70
Lampiran 16. Perhitungan nilai uji organoleptik rasa sari kacang hijau
Faktor Koreksi
4324.5
Kuadrat Total
417.5
Kuadrat Perlakuan
72.8
Kuadrat Kelompok
69.1
JKG
275.6
Tabulasi
Sumber keragaman
db
jk
kt
fhit
Perlakuan
9
72.8
8.0888889
5.0188679
kelompok
19
69.1
1.6116959
galat
171
275.6
total
199
F hitung > F Tabel = Berbeda Nyata (5%)
F hitung > F Tabel = Berbeda Nyata (1%)
A3B1
3.55 A
Kontrol
3.75 A
A3B2
4.05 B
A3B3
4.6 C
A1B2
4.95 D
A2B2
5 E
A1B1
5.05 F
A1B3
5.05 G
A2B3
5.2 H
A2B1
5.3 H
Nilai F Tabel 1%
2.32
Nilai F Tabel 5%
1.83
Keterangan :
Kontrol
: Tidak dilakukan sonikasi
A1B1
: waktu sonikasi 20 menit amplitudo gelombang ultrasonik 20%
A1B2
: waktu sonikasi 20 menit amplitudo gelombang ultrasonik 30%
A1B3
: waktu sonikasi 20 menit amplitudo gelombang ultrasonik 40%
A2B1
: waktu sonikasi 40 menit amplitudo gelombang ultrasonik 20%
A2B2
: waktu sonikasi 40 menit amplitudo gelombang ultrasonik 30%
A2B3
: waktu sonikasi 40 menit amplitudo gelombang ultrasonik 40%
A3B1
: waktu sonikasi 60 menit amplitudo gelombang ultrasonik 20%
A3B2
: waktu sonikasi 60 menit amplitudo gelombang ultrasonik 30%
A3B3
: waktu sonikasi 60 menit amplitudo gelombang ultrasonik 40%
(5)
71
Lampiran 17. Rekapitulasi data uji hedonik aroma minuman sari kacang hijau
P
AN
E
L
IS
KODE SAMPEL
TOTAL PANELIS
789 653 231 197 568 342 475 814 926 692
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Yi ∑Yij2 Yi2
1 5 6 7 7 6 6 5 7 6 7 62 390 3844
2 4 5 3 5 5 5 2 2 3 2 36 146 1296
3 5 6 6 6 6 6 4 3 7 6 55 315 3025
4 6 6 6 6 6 6 5 3 2 1 47 255 2209
5 6 5 7 7 7 7 1 2 2 1 45 267 2025
6 7 7 7 7 6 5 2 2 2 2 47 273 2209
7 6 5 7 6 7 6 3 3 4 4 51 281 2601
8 5 4 6 6 6 7 5 3 5 2 49 261 2401
9 4 6 6 6 6 5 4 2 5 2 46 234 2116
10 5 5 6 6 6 6 6 6 6 7 59 351 3481
11 4 3 6 6 5 3 6 5 3 5 46 226 2116
12 6 6 5 5 5 5 1 1 2 1 37 179 1369
13 6 5 3 5 6 6 2 2 3 1 39 185 1521
14 6 7 5 7 7 5 2 1 2 1 43 243 1849
15 6 6 3 3 3 3 3 3 3 3 36 144 1296
16 2 2 3 5 6 5 3 3 6 5 40 182 1600
17 5 3 4 5 6 6 3 6 7 3 48 250 2304
18 5 5 5 5 5 5 4 3 6 7 50 260 2500
19 6 4 4 6 6 7 2 2 2 1 40 202 1600
20 6 7 6 6 3 6 3 3 3 5 48 254 2304
T
ot
al
S
a
m
p
e
l Yj
105 103 105 115 113 110 66 62 79 66 924 43666
∑jYij2 1414 926 2270 1903 2340 2307 453 307 736 358 4898
(Yj)2 11025 10609 11025 13225 12769 12100 4356 3844 6241 4356 89550
(6)