Optimasi Pembuatan Mi Pati Singkong Menggunakan Ekstruder Ulir Ganda
OPTIMASI PEMBUATAN MI PATI SINGKONG
MENGGUNAKAN EKSTRUDER ULIR GANDA
MOJIONO
SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2016
PERNYATAAN MENGENAI TESIS DAN
SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA*
Dengan ini saya menyatakan bahwa tesis berjudul Optimasi Pembuatan Mi Pati
Singkong Menggunakan Ekstruder Ulir Ganda adalah benar karya saya dengan arahan
dari komisi pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apa pun kepada perguruan
tinggi mana pun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang
diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan
dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir tesis ini.
Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut
Pertanian Bogor.
Bogor, Juni 2016
Mojiono
NIM F251130231
RINGKASAN
MOJIONO. Optimasi Pembuatan Mi Pati Singkong Menggunakan Ekstruder Ulir
Ganda. Dibimbing oleh SLAMET BUDIJANTO dan BUDI NURTAMA
Pati singkong adalah salah satu sumber karbohidrat yang dapat digunakan
sebagai kandidat bahan baku mi. Mi berbahan pati singkong juga dapat
dikembangkan sebagai pangan bebas gluten karena tidak mengandung protein
gluten. Tujuan utama penelitian ini adalah melakukan studi optimasi untuk
mendapatkan kualitas mi pati singkong optimal. Variabel bahan (soy protein
isolate-SPI dan bekatul) dan variabel proses (suhu ekstrusi) digunakan sebagai
variabel optimasi di dalam rancangan Response Surface Methodology (RSM).
Tahapan penelitian meliputi (1) studi profil gelatinisasi pati singkong dan
komposit yang terdiri dari pati singkong, SPI, bekatul, dan glycerol monostearateGMS), (2) tahap optimasi, serta (3) studi komparasi daya cerna pati mi pati
singkong hasil optimasi dengan mi komersial.
Hasil penelitian menunjukkan bahwa karakteristik pasta komposit
mengalami sejumlah perubahan signifikan dibandingkan pati singkong antara lain
viskositas pasta, suhu gelatinisasi, dan waktu puncak akibat inkorporasi
komponen tambahan yaitu SPI, bekatul, dan GMS. Perubahan ini disebabkan oleh
kompetisi air antara fraksi non pati dengan pati, sehingga membatasi aktivitas
pembengkakan granula. Profil RVA (Rapid Visco Analyzer) juga menunjukkan
bahwa viskositas komposit lebih stabil selama fase pemanasan serta adanya
kecenderungan retrogradasi yang lebih tinggi dibandingkan pati singkong. Hasil
studi optimasi menunjukkan bahwa mi pati singkong yang optimal berhasil
dicapai dengan penambahan bekatul 8.3%, SPI 6.7% dan diproses pada suhu
ekstrusi 80 °C. Kombinasi tersebut memberikan nilai desirability sebesar 0.78.
Berdasarkan uji verifikasi, semua nilai respon berada pada selang kepercayaan
95%, yaitu elongasi 202.83%, cooking loss 4.35%, kekerasan 4643.54 gf,
adesivitas 120.91 gf, dan kecerahan 47.78.
Sementara itu, studi komparasi menunjukkan bahwa daya cerna pati pada mi
pati singkong optimum (59.83%) lebih rendah dibandingkan mi terigu (72.33%),
akan tetapi lebih tinggi dibandingkan dengan mi jagung (51.99%). Ketersediaan
pati di dalam mi sebagai substrat enzim α-amilase memberikan perbedaan nilai
daya cerna. Selain itu, adanya bekatul sebagai sumber serat pangan tahan cerna
pada mi pati singkong dapat berkontribusi di dalam penghambatan hidrolisis pati.
Hasil ini menunjukkan bahwa mi pati singkong optimum mempunyai potensi
sebagai pangan fungsional dengan daya cerna yang rendah.
Kata kunci: mi pati singkong, gelatinisasi, Response Surface Methodology, daya
cerna pati
SUMMARY
MOJIONO. Optimization of Cassava Starch Noodle Prepared by Twin Screw
Extruder. Supervised by SLAMET BUDIJANTO and BUDI NURTAMA
Cassava starch is one of the carbohydrate sources that can be considered as
candidate of noodle ingredient. Furthermore, cassava starch-based noodle is also
considerable as gluten-free product due to absence of gluten. The main purpose of
this research was to optimize cassava starch noodle quality. Mixture variables
(soy protein isolate-SPI and rice bran) and processing variable (extrusion
temperature) were used in optimization using Response Surface Methodology
(RSM). Research steps included (1) study on gelatinization profile of cassava
starch and its composite (cassava starch, SPI, rice bran, and glycerol
monostearate-GMS), (2) optimization, and (3) comparative study on starch
digestibility of optimized cassava starch noodle compared to commercial noodles.
The results showed that pasting properties of the composites demonstrated
a significant difference compared to native cassava starch, including peak
viscosity, pasting temperature, and peak time, as a consequence of SPI, rice bran,
and GMS addition. This finding suggested that non starch fraction in the
composite and starch compete for available water, thus suppressing granule
swelling. RVA (Rapid Visco Analyzer) profile exhibited that viscosity of the
composites was more stable during heating stage than that of cassava starch.
Furthermore, higher tendency of retrogradation was also observed in the
composite. In addition, the optimized noodle was obtained at rice bran 8.3%, SPI
6.7%, and extrusion temperature 80 °C, which resulted in desirability value 0.78.
All experimental values (elongation 202.83%, cooking loss 4.35%, hardness
4643.54 gf, adhesiveness 120.91 gf, and lightness 47.78) obtained at optimum
condition were in range of 95% confidence interval (CI) values.
Starch digestibility of optimized cassava starch noodle (59.83%) was
significantly higher than that of commercial corn noodle (51.99%), but
significantly lower than that of commercial wheat noodle (72.33%). The result
was due to dissimilar content of starch as substrate for enzymatic hydrolysis by αamylase. Additionally, presence of rice bran as non digestible polysaccharide was
also considerable to contribute in the inhibition of starch digestibility. The results
suggested that the optimized cassava starch noodle could be developed as
functional food with low digestibility.
Keywords: cassava starch noodle, gelatinization, Response Surface Methodology,
starch digestibility
© Hak Cipta Milik IPB, Tahun 2016
Hak Cipta Dilindungi Undang-Undang
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan
atau menyebutkan sumbernya. Pengutipan hanya untuk kepentingan pendidikan,
penelitian, penulisan karya ilmiah, penyusunan laporan, penulisan kritik, atau
tinjauan suatu masalah; dan pengutipan tersebut tidak merugikan kepentingan
IPB
Dilarang mengumumkan dan memperbanyak sebagian atau seluruh karya tulis ini
dalam bentuk apa pun tanpa izin IPB
OPTIMASI PEMBUATAN MI PATI SINGKONG
MENGGUNAKAN EKSTRUDER ULIR GANDA
MOJIONO
Tesis
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Magister Sains
pada
Program Studi Ilmu Pangan
SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2016
Penguji Luar Komisi pada Ujian Tesis: Dr Elvira Syamsir, STP, MSi
Judul Tesis : Optimasi Pembuatan Mi Pati Singkong Menggunakan Ekstruder
Ulir Ganda
Nama
: Mojiono
NIM
: F251130231
Disetujui oleh
Komisi Pembimbing
Prof Dr Ir Slamet Budijanto, MAgr
Ketua
Dr Ir Budi Nurtama, MAgr
Anggota
Diketahui oleh
Ketua Program Studi
Ilmu Pangan
Dekan Sekolah Pascasarjana
Dr Ir Harsi Dewantari Kusumaningrum
Dr Ir Dahrul Syah, MScAgr
Tanggal Ujian: 28 Juni 2016
Tanggal Lulus:
PRAKATA
Penulis panjatkan puji dan syukur kepada Allah SWT atas segala karuniaNya sehingga karya ilmiah berjudul Optimasi Pembuatan Mi Pati Singkong
menggunakan Ekstruder Ulir Ganda berhasil diselesaikan.
Ucapan terima kasih disampaikan penulis kepada:
1. Prof Dr Ir Slamet Budijanto, MAgr dan Dr Ir Budi Nurtama, MAgr
selaku komisi pembimbing.
2. Dr Elvira Syamsir, STP, MSi sebagai penguji dan Dr Ir Endang
Prangdimurti, MSi sebagai perwakilan porgram studi Ilmu Pangan pada
ujian tesis.
3. Ayah dan ibu, serta seluruh keluarga, atas segala doa, dukungan, dan
motivasinya.
4. Rekan-rekan IPN 2013 dan operator di Technopark atas kerja samanya.
5. Keluarga Arafah dan sahabat-sahabat alumni UTM di Sekolah
Pascasarjana IPB atas semangat dan dukungan.
Penulis juga menyampaikan terima kasih dan apresiasi kepada Direktorat
Jenderal Pendidikan Tinggi (DIKTI), atas pemberian beasiswa melalui skema
Beasiswa Pendidikan Pascasarjana Dalam Negeri (BPPDN).
Semoga karya ilmiah ini bermanfaat.
Bogor, Juni 2016
Mojiono
DAFTAR ISI
DAFTAR TABEL
vi
DAFTAR GAMBAR
vi
DAFTAR LAMPIRAN
vi
1 PENDAHULUAN
Latar Belakang
Perumusan Masalah
Tujuan Penelitian
Manfaat Penelitian
1
1
2
2
2
2 TINJAUAN PUSTAKA
Mi Non Gluten
Teknologi Ekstrusi
Response Surface Methodology (RSM)
3
3
3
5
3 METODE
Waktu dan Tempat
Bahan dan Alat
Pembuatan Mi
Penetapan Batas Atas dan Bawah
Rancangan Penelitian
Optimasi dan Verifikasi
Analisis Gelatinisasi
Tekstur dan Elongasi
Cooking Loss (CL)
Pengukuran Kecerahan
Daya Cerna Pati
Analisis Data
5
5
5
6
6
6
7
7
8
8
8
9
9
4 HASIL DAN PEMBAHASAN
Profil Gelatinisasi Pati Singkong dan Komposit
Analisis Respon Mi Pati Singkong
Elongasi dan Cooking Loss
Kualitas Tekstural
Kecerahan Mi
Optimasi dan Verifikasi Mi
Studi Komparasi Daya Cerna Pati
10
10
12
14
17
19
20
22
5 SIMPULAN DAN SARAN
Simpulan
Saran
24
24
24
DAFTAR PUSTAKA
24
LAMPIRAN
28
RIWAYAT HIDUP
32
DAFTAR TABEL
1
2
3
4
5
6
Profil karakteristik mi bebas gluten dari berbagai bahan baku
Kombinasi formula dan suhu proses berdasarkan rancangan Combined
Design
Profil pasta pati singkong dan komposit
Hasil pengukuran tiap respon
Rekapitulasi hasil analisis statistik terhadap respon percobaan
Sasaran dan tingkat kepentingan yang digunakan untuk optimasi
4
7
10
13
13
20
DAFTAR GAMBAR
1
2
3
4
5
6
7
8
Ekstruder ulir ganda yang digunakan di dalam penelitian. Keterangan
gambar: (a) ulir, (b) die atau cetakan, (c) papan kontrol, (d) barrel, (e)
penampilan keseluruhan ekstruder.
Profil gelatinisasi pati singkong dan komposit menggunakan
instrumen RVA.
Plot permukaan untuk respon elongasi (a) dan cooking loss (b).
Plot permukaan untuk respon kekerasan (a) dan adesivitas (b).
Plot permukaan untuk respon kecerahan mi.
Plot permukaan (a) dan plot kontur (b) nilai desirability kondisi
optimum.
Mi pati singkong yang dibuat pada kondisi optimum. Mi kering (a),
mi yang sudah direhidrasi (b).
Daya cerna pati pada mi pati singkong, mi jagung, dan mi terigu
5
11
14
18
20
21
21
23
DAFTAR LAMPIRAN
1
2
Analysis of Variance (ANOVA) dan uji lanjut profil gelatinisasi pati
singkong dan komposit.
Analysis of variance (ANOVA) dan uji lanjut daya cerna pati 3 jenis
mi.
28
31
1 PENDAHULUAN
Latar Belakang
Diversifikasi menjadi inovasi bagian penting untuk mendukung upaya
ketahanan pangan nasional. Diversifikasi pangan didorong oleh setidaknya dua
faktor utama yaitu mewujudkan prinsip pangan 3B (beragam, bergizi, dan
berimbang) dan sebagai usaha mengonversi sumber karbohidrat lokal menjadi
produk pangan. Mi dipilih sebagai vehicle diversifikasi pangan karena dapat
dikonsumsi oleh hampir semua lapisan masyarakat dan dapat dikonsumsi sebagai
pangan pokok anternatif.
Pati singkong adalah salah satu sumber karbohidrat yang dapat digunakan
sebagai kandidat bahan baku mi dengan beberapa keunggulan yaitu suhu
gelatinisasi yang rendah dan pasta yang jernih (Kasemsuwan et al. 1998)
sehingga mendukung penampilan fisik mi. Selain itu, mi berbahan pati singkong
dapat dikembangkan sebagai pangan bebas gluten karena tidak mengandung
protein gluten. Produk pangan bebas gluten (gluten-free product) telah
mendapatkan respon serius oleh ahli pangan dunia seiring dengan meningkatnya
jumlah penderita celiac disease (CD) atau intoleransi terhadap gluten (Gallagher
et al.
2004). Rata-rata peningkatan insiden CD diperkirakan mencapai
9.77±8.27% per tahun di seluruh dunia (Lerner et al. 2015). Studi pati singkong
sebagai bahan baku produk pangan bebas gluten telah dilakukan, antara lain
kombinasi pati singkong termodifikasi ikat silang dengan pati jagung tinggi
amilosa untuk pembuatan mi (Kasemsuwan et al. 1998) dan campuran pati
singkong, bagasse singkong, dan tepung amaranth (Amaranthus cruentus) untuk
pembuatan pasta bebas gluten (Fiorda et al. 2013).
Berbeda dengan mi dari terigu yang mengandung gluten, pembentukan
struktur mi pati bergantung pada proses gelatinisasi pati untuk menghasilkan
jaringan mi yang kuat. Pembuatan mi pati dengan teknologi konvensional sebagai
berikut: (1) pencampuran pati untuk membentuk adonan, (2) proses ekstrusi untuk
pencetakan dan dilanjutkan dengan pemasakan untuk gelatinisasi, (3) pendinginan
(cooling) di air dingin, (4) penyimpanan pada suhu dingin (holding), (5)
perendaman di air, dan selanjutnya pengeringan (Tan et al. 2009). Penggunaan
ekstruder atau cooking-forming extruder memberikan beberapa keuntungan antara
lain adanya proses gelatinisasi, efek tekanan dan pengadonan yang diperlukan
untuk membentuk struktur mi yang kokoh. Dibandingkan dengan teknik
konvensional, mi yang dibuat menggunakan ekstruder jenis ini tidak perlu
menggunakan pati pra gelatinisasi dan tidak memerlukan perebusan setelah proses
ekstrusi (Tan et al. 2009, Wang et al. 2012). Dengan demikian, teknologi
ekstrusi ini memberikan banyak keuntungan dalam pengembangan mi berbasis
pati.
Selain aspek proses, kualitas mi pati juga ditentukan oleh penambahan
ingridien pendukung antara lain soy protein isolate (SPI). SPI dilaporkan mampu
memperbaiki karakteristik fisik mi pati kentang antara lain menurunkan adesivitas,
menaikkan elongasi dan tensile strength (Takahashi et al. 1986). Penambahan
SPI juga dimaksudkan untuk meningkatkan kandungan protein mi. Selain kualitas
fisik, penambahan bahan tertentu di dalam formulasi mi dikaitkan dengan
2
peningkatan manfaat fungsional. Bekatul merupakan produk samping dari
penggilingan padi yang telah diketahui memiliki komponen fungsional antara lain
serat, vitamin B1, tokoferol, dan γ-orizanol (Kurniawati et al. 2014). Salah satu
manfaat fungsional yang diharapkan melalui penambahan bekatul adalah
penurunan daya cerna.
Informasi ilmiah mengenai formulasi mi dan aplikasi teknologi ekstrusi
dalam pembuatan mi pati singkong masih terbatas. Oleh karena itu, studi optimasi
diperlukan untuk menemukan kombinasi formula dan kondisi proses yang mampu
menghasilkan kualitas mi yang optimal.
Perumusan Masalah
Kualitas mi dipengaruhi oleh banyak variabel antara lain formula dan
kondisi proses. Pada aspek formula, penambahan bahan pendukung antara lain
SPI dan bekatul akan memengaruhi karakteristik pati singkong, yang turut
berkontribusi terhadap kualitas mi. Analisis gelatinisasi pati singkong dan
komposit dilakukan di dalam penelitian ini. Peran SPI diperlukan untuk
memperbaiki struktur internal mi sehingga mi terbentuk dengan baik.
Penambahan bekatul pada mi diharapkan berkontribusi terhadap peningkatan
manfaat fungsional, antara lain nilai daya cerna. Suhu ekstrusi menjadi variabel
penting untuk menginduksi gelatinisasi pati selama adonan di dalam barrel.
Kombinasi formula (penambahan SPI dan bekatul) dan proses (suhu ekstrusi)
untuk menghasilkan mi pati singkong optimum dipelajari di dalam riset ini
melalui studi optimasi. Selanjutnya, analisis daya cerna pati mi hasil optimasi
dilakukan, kemudian dibandingkan dengan mi komersial.
Tujuan Penelitian
Tujuan umum penelitian ini adalah melakukan studi optimasi untuk
memperoleh mi pati singkong yang optimum. Adapun tujuan khusus dari
penelitian adalah:
1. Mengetahui pengaruh penambahan bekatul dan SPI terhadap profil
gelatinisasi pati singkong.
2. Mendapatkan kombinasi variabel bahan (penambahan bekatul dan SPI)
dan variabel proses (suhu ekstrusi) untuk memperoleh respon mi pati
singkong yang optimum.
3. Mengetahui potensi manfaat fungsional mi pati singkong yaitu daya
cerna pati, serta membandingkan dengan mi komersial.
Manfaat Penelitian
Penelitian ini memberikan beberapa manfaat. Pertama, luaran (output)
utama dari studi optimasi kualitas mi pati singkong ini ialah kombinasi formula
dan proses untuk pembuatan mi yang optimum. Data ini selanjutnya dapat
dimanfaatkan peneliti berikutnya untuk pengembangan mi berbahan pati singkong.
Kedua, penelitian ini mendukung pemanfaatan sumber karbohidrat lokal sebagai
bahan pangan, sehingga berkontribusi dalam upaya diversifikasi pangan.
3
2 TINJAUAN PUSTAKA
Mi Non Gluten
Sebagai salah satu sumber energi utama di banyak negara Asia, mi
memiliki variasi bentuk dan formula, dan bisa diproduksi dari beragam bahan
antara lain terigu, beras, soba (buckwheat), dan pati dari kentang, ubi jalar, dan
kacang-kacangan (Fu 2008). Diantara bahan tersebut, terigu masih menjadi bahan
utama mi yang superior. Dengan demikian, berdasarkan bahan baku, mi dibagi
menjadi 2 kelompok, yaitu mi terigu dan mi non terigu. Mi terigu mengandalkan
kinerja protein gluten (glutenin dan gliadin) untuk membentuk struktur mi yang
kokoh dan elastis. Pembentukan struktur ini dapat terjadi melalui proses
pembentukan adonan (hidrasi tepung terigu) di suhu ruang. Oleh karena itu, gluten
menjadi determinan utama pembuatan mi terigu.
Mi bebas gluten juga dikenal dengan gluten-free noodle karena bahan
utama yang digunakan tidak mengandung gluten. Bahan utama mi non gluten bisa
berbentuk tepung dan pati. Berbeda dengan mi terigu, pembentukan struktur mi
bebas gluten bergantung pada proses gelatinisasi pati untuk menghasilkan jaringan
mi yang kokoh. Saat proses gelatinisasi, granula pati akan mengalami
pembengkakan (swelling) hingga tercapai kondisi maksimum (viskositas puncak).
Pada saat inilah, granula pati pecah dan komponen di dalam granula utamanya
amilosa keluar meninggalkan granula. Fraksi amilosa inilah yang berperan
membentuk jaringan mi yang kuat melalui proses reaosiasi rantai amilosa.
Gelatinisasi dan retrogradasi dapat dipengaruhi banyak faktor khsususnya jenis
pati. Oleh karena itu, karakteristik pati menjadi faktor fundamental yang dapat
menentukan kualitas akhir mi.
Eksplorasi sumber karbohidrat non gluten untuk pembuatan mi sudah
banyak dilakukan, mulai dari substitusi parsial sampai substitusi penuh tanpa
menggunakan terigu. Formula mi juga berasal dari kombinasi beberapa jenis pati
untuk memperbaiki mutu mi. Rangkuman penelitian inovasi mi dari bahan non
gluten disajikan di dalam Tabel 1.
Teknologi Ekstrusi
Definisi ekstrusi adalah proses yang melibatkan pemberian tekanan dan
daya dorong terhadap suatu bahan pangan di bawah kondisi tertentu (variasi
kecepatan mixing, panas, dan tekanan) melewati die plate (tahanan) yang didisain
untuk memberi bentuk yang diinginkan. Di dalam teknologi pangan, ekstruder
dapat diaplikasikan untuk berbagai keperluan, antara lain pembuangan gas
(degassing), dehidrasi, gelatinisasi, pasteurisasi dan sterilisasi, homogenisasi, dan
pencentakan (Riaz 2000).
Secara umum, proses ekstrusi baik pada jenis ulir tunggal maupun ganda
dibagi menjadi 3 zona, yaitu feeding, kneading, dan final cooking. Di zona
feeding, kerapatan bahan (adonan) masih rendah. Pengaturan kadar air masih bisa
dilakukan di zona ini untuk menyesuaikan viskositas, tekstur serta meningkatkan
transfer panas. Bahan selanjutnya didorong menuju zona kneading, di mana suhu
dan tekanan mulai naik, mengakibatkan densitas ekstrudat meningkat. Tekanan
4
geser (shear rates) akan mencapai titik paling tinggi di zona final cooking akibat
pengaruh konfigurasi ulir (Huber 2010).
Tabel 1 Profil karakteristik mi bebas gluten dari berbagai bahan baku
Bahan Baku
Invensi
Referensi
Tapioka
Mi yang terbuat dari kombinasi tapioka Kasemsuwan et
termodifikasi (pati ikat silang) dengan pati al. (1998)
tinggi amilosa menghasilkan mi yang baik.
Modifikasi tersebut mampu meningkatkan gel
strength pati yang berkontribusi pada
pembentukan struktur mi.
Pati kentang Mi yang terbuat dari pati kentang dan ubi jalar Chen et al.
dan ubi jalar dengan ukuran granula kecil (< 20 µm) lebih (2003)
(sweet potato) baik dari pada ukuran granula besar (> 20
µm). Hal ini berkaitan dengan area permukaan
spesifik yang lebih besar dimiliki oleh pati
dengan granula kecil.
Pati Jagung
Bihon berhasil dibuat dengan pati jagung Tam
et
al.
normal (amilosa sekitar 28%) karena (2004)
gelatinisasi
yang
diperlukan
untuk
membentuk struktur bihon terjadi sempurna.
Pati
sagu Modifikasi pati sagu dengan teknik HMT Purwani et al.
termodifikasi
(heat moisture treatment) dapat digunakan (2006)
untuk meningkatkan kualitas mi sagu.
Kecenderungan retrogradasi pati meningkat
pada hamper smeua jenis pati sagu akibat
HMT.
Pati kentang Mi berbahan pati kentang dengan pati beras Sandhu et al.
dan beras
(1:1) dapat dibuat dengan baik. Kombinasi (2010)
tersebut meningkatkan stabilitas terhadap
panas, dari pada hanya menggunakan pati
kentang saja.
Tepung
Laju pengumpanan yang tinggi (2.10 g/detik) Muhandri et al.
jagung
menghasilkan cooking loss dan elongasi mi (2013)
jagung yang lebih baik karena adonan
mendapatkan tekanan yang cukup di zona
kompresi. Guar gum juga mampu menaikkan
elongasi dan menurunkan cooking loss mi
jagung.
Tepung beras Tensile strength dan elongasi mi beras Wandee et al.
dan
pati meningkat akibat substitusi 20% cross linked (2015)
ganyong
canna starch, sedangkan substitusi dengan
(canna starch) debranched retrograded canna starch
menghasilkan total asam lemak rantai pendek
dan butirat tertinggi yang mengindikasikan
potensinya sebagai sumber prebiotik.
5
Response Surface Methodology (RSM)
RSM merupakan gabungan dari teknik matematik dan statistik yang
digunakan untuk memperbaiki (improving), mengembangkan (developing) dan
mengoptimasi (optimizing) kombinasi variabel agar memperoleh respon paling
optimal. Teknik optimasi RSM ini digunakan pada beberapa variabel input yang
berpotensi memengaruhi hasil pengukuran atau karakteristik suatu produk atau
proses. Karakteristik yang dipengaruhi oleh input disebut dengan respon atau
dependent variables (Myers et al. 2009).
3 METODE
Waktu dan Tempat
Penelitian ini dilakukan mulai Oktober 2014 hingga Maret 2016. Mi
dibuat di F-Technopark Institut Pertanian Bogor, sedangkan analisis dilakukan di
beberapa laboratorium di lingkungan Departemen Ilmu dan Teknologi Pangan
IPB.
Bahan dan Alat
Pati singkong komersial sebagai bahan utama mi dibeli di pasar Bogor.
Bekatul terstabilisasi berasal dari padi varietas IR 64. Bahan lain yang digunakan
adalah glycerol monostearate (GMS), soybean protein isolate (SPI), dan enzim αamilase (Sigma Aldrich).
Gambar 1 Ekstruder ulir ganda yang digunakan di dalam penelitian.
Keterangan gambar: (a) ulir, (b) die atau cetakan, (c) papan
kontrol, (d) barrel, (e) penampilan keseluruhan ekstruder.
Peralatan utama yang digunakan dalam penelitian ini adalah dough mixer,
ekstruder ulir ganda (Berto BEX-DS-2256, cetakan terdiri atas 8 lubang, masingmasing dengan diameter 2.5 mm), pengering rak, texture analyzer (TA-XT2),
rapid visco analyzer (RVA) (Newport Scientific), spektrofotometer UV-Vis
(Shimadzu), Chromameter (Minolta CR 310).
6
Pembuatan Mi
Mi pati singkong dibuat dengan 5 tahapan utama, yaitu (1) penimbangan
bahan dan pencampuran untuk membuat adonan, (2) proses ekstrusi, (3)
pendinginan pada suhu ruang selama 15 menit dan pembentukan, (4) pengeringan
pada suhu 50 °C selama 2.5 jam, dan (5) pengemasan. Setiap formula mi dibuat
dengan 2 kg pati singkong. Persentase jumlah penambahan air, GMS, dan SPI
berdasarkan jumlah pati singkong. Deskripsi esktruder yang digunakan untuk
pembuatan mi disajikan pada Gambar 1.
Penetapan Batas Atas dan Bawah
Penentuan variabel penelitian dilakukan setelah melalui proses uji coba dan
studi literatur. Dari aspek proses, suhu ekstrusi (suhu pada 3 zona pemanasan)
dipilih sebagai variabel proses. Sementara itu, penambahan SPI diharapkan
mampu meningkatkan kualitas fisik mi, sedangkan penambahan bekatul untuk
meningkatkan manfaat fungsional mi. Kedua komponen ini dipilih sebagai
variabel bahan.
Batas atas dan bawah untuk variabel proses ditetapkan berdasarkan hasil
penelitian pendahuluan. Suhu proses yang diujicobakan ialah 50, 60, 70, 80, dan
90 °C. Karakteristik mi yang dihasilkan pada suhu ekstrusi 50 °C lembek dan
mudah patah. Pada kondisi ini, untaian mi berwarna putih yang mengindikasikan
pemasakan adonan belum tercapai. Sementara itu, mi yang diproses pada suhu
90 °C menjadi lengket yang ditunjukkan dengan sulitnya memisahkan antar
untaian mi yang keluar dari cetakan. Penambahan SPI diharapkan dapat
memperbaiki kualitas mi. Untuk mengetahui pengaruhnya terhadap kualitas mi
pati singkong, maka SPI ditambahkan 0-10%. Menurut Chen et al. (2011),
penambahan bekatul hingga 5-10% mampu menghasilkan mi yang cukup baik.
Penambahan bekatul pada penelitian ditetapkan sebesar 5-15% untuk memberikan
kisaran lebih lebar. Penetapan level tiap variabel dibantu oleh software.
Rancangan Penelitian
Rancangan penelitian menggunakan combined design dari RSM untuk
mengoptimasi formula dan proses pembuatan mi dengan bantuan perangkat lunak
Design Expert 7.0® dari Stat Ease. Kombinasi perlakuan yang terdiri atas
penambahan bekatul (X1), penambahan SPI (X2), dan suhu ekstrusi (X3) disajikan
pada Tabel 2.
Respon penelitian antara lain elongasi, cooking loss, kekerasan, adesivitas,
dan kecerahan. Tiap respon memiliki persamaan atau model matematika yang
menunjukkan pengaruh variabel terhadap respon. Kriteria utama yang digunakan
untuk menentukan persamaan yang dipakai dalam optimasi yaitu signifikansi
model (p0.05) pada taraf signifikansi 5%. Selain itu, model
harus mempunyai nilai adequate precision di atas 4, serta selisih adjusted R2
dengan nilai perkiraan model (predicted R2) kurang atau sama dengan 2.
7
Tabel 2 Kombinasi formula dan suhu proses berdasarkan
rancangan Combined Design
Formula
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
X1 (%)
5.0
12.5
5.0
7.5
5.0
10.0
15.0
10.0
15.0
15.0
7.5
12.5
15.0
5.0
5.0
10.0
15.0
15.0
10.0
Variabel
X2 (%) X3 (°C)
10.0
65
2.5
70
10.0
75
7.5
80
10.0
65
5.0
85
0.0
85
5.0
75
0.0
65
0.0
75
7.5
70
2.5
80
0.0
70
10.0
85
10.0
85
5.0
65
0.0
65
0.0
85
5.0
85
Keterangan: X1 = bekatul, X2 = SPI, X3 = suhu ekstrusi
Optimasi dan Verifikasi
Kombinasi kondisi proses dan formulasi optimal ditentukan berdasarkan
nilai keinginan (desirability) yang paling mendekati 1.0 melalui tahap optimasi.
Tahap optimasi terdiri dari dua komponen yaitu penentuan tujuan (goal) dan skala
prioritas. Tujuan (maximize, minimize, in range, target, dan none) tiap respon
ditetapkan sesuai kebutuhan. Selain itu, tiap respon memiliki skala prioritas yang
ditunjukkan dengan nilai importance mulai dari 1 (+) sampai 5 (+++++).
Verifikasi dilakukan untuk mengonfirmasi prediksi model yang diperoleh di
tahap optimasi berdasarkan nilai kisaran pada CI (confidence interval). Tahapan
ini dikerjakan sebanyak 5 ulangan.
Analisis Gelatinisasi
Analisis gelatinisasi pati dilakukan untuk mendapatkan informasi
karakteristik pati singkong dan komposit (berdasarkan formula batas bawah dan
batas atas) antara lain suhu gelatininasi, waktu gelatinisasi, dan viskositas.
Komposit terdiri atas campuran pati singkong, GMS, SPI, dan bekatul. Instrumen
yang dipakai adalah rapid visco analyzer (RVA). Kondisi analisis ditetapkan
sesuai dengan standar 2 pada alat. Sampel dimasukkan ke dalam canister (tabung
khusus untuk analisis) dan ditambahkan akuades (jumlah akuades yang
8
ditambahkan berdasarkan kadar air sampel) hingga berbentuk bubur pati. Bubur
pati dipanaskan dari suhu 50 °C hingga mencapai suhu 95 °C dan dipertahankan
selama 5 menit (holding). Selanjutnya suhu diturunkan hingga mencapai 50 °C
dan dipertahankan selama 2 menit. Eksperimen dilakukan dengan 2 kali ulangan.
Tekstur dan Elongasi
Profil tekstur dan elongasi mi dievaluasi menggunakan texture analyzer
(TAXT-T2, Stable Micro Systems). Karakteristik fisik mi yang diukur adalah
kekerasan (hardness) dan adesivitas (adhesiveness). Untaian mi dimasak di dalam
300 mL air selama 6 menit, mi diangkat dan kemudian ditiriskan. Dua helai mi
diletakkan di sample holder dan ditekan menggunakan probe silinder (diameter 35
mm) dengan kecepatan 1 mm per detik dan distance ditetapkan sebesar 75%.
Absolute peak (+) dicatat sebagai nilai kekerasan (gf), sedangkan absolute peak (-)
dicatat sebagai nilai adesivitas (gf). Untuk analisis elongasi, satu untai mi
rehidrasi dililitkan pada probe dengan jarak probe sebesar 2 cm dan kecepatan 0.3
cm/det. Persen elongasi dihitung dengan rumus:
Elongasi % =
Waktu putus sampel det × 0.3 cm/det
×100%
2 cm
Cooking Loss
Penentuan cooking loss dilakukan dengan metode sebagai berikut. Mi (5 g)
direbus di dalam 150 ml air selama 6 menit lalu mi ditiriskan dan dikeringkan
pada suhu 100 °C hingga tercapai berat konstan kemudian ditimbang kembali. Mi
yang lain (5 g) diukur kadar airnya (digunakan untuk menghitung berat kering
sampel). Cooking loss dihitung dengan rumus berikut:
a-b
Cooking Loss % =
×100%
a
Keterangan:
a : berat kering sampel sebelum direbus, b : berat kering sampel sesudah
direbus
Pengukuran Kecerahan
Nilai kecerahan mi diperoleh dari hasil pengukuran menggunakan
Chromameter. Mi dipotong sepanjang sekitar 1.5 cm dan ditempatkan dalam
wadah sampel uji hingga seluruh wadah sampel dipenuhi potongan mi. Kecerahan
ditunjukkan dengan nilai L. Semakin tinggi nilai L, kecerahan mi semakin tinggi.
9
Daya Cerna Pati
Sebelum analisis, mi dihaluskan sehingga berbentuk serbuk kemudian
dibuat suspensi (1%) dan dipanaskan sehingga mencapai suhu 90 °C, dan
didinginkan. Sebanyak 2 ml larutan ditambah 3 ml air destilata dan 5 ml buffer
Na-fosfat 0.1 M pH 7.0 kemudian diinkubasikan pada penangas air pada suhu
37 °C selama 15 menit. Kemudian larutan ditambahkan enzim α-amilase dan
diinkubasikan pada suhu 37 °C selama 30 menit.
Sebanyak 1 ml dari campuran tersebut kemudian dimasukkan ke tabung
reaksi yang sudah berisi 2 ml pereaksi DNS (dinitrosalisilat) selanjutnya
dipanaskan dalam penangas air selama 10 menit, dan kemudian didinginkan.
Setelah dingin, 10 ml air destilata ditambahkan untuk reaksi pengenceran. Warna
jingga-merah terbentuk dari reaksi dan diukur absorbansinya menggunakan
spektrofotometer pada panjang gelombang 520 nm.
Kadar maltosa dari campuran reaksi dihitung dengan menggunakan kurva
standar maltosa murni yang diperoleh dengan cara mereaksikan larutan maltosa
standar dengan pereaksi dinitrosalisilat menggunakan prosedur yang sama. Daya
cerna sampel dihitung sebagai presentasi terhadap pati murni:
Daya cerna pati (%) =
Kadar amilosa sampel setelah reaksi enzimatis
× 100%
Kadar amilosa pati murni setelah reaksi enzimatis
Analisis Data
Analisis sidik ragam (ANOVA) dan uji lanjut Duncan (α = 0.05) data profil
gelatinisasi dan analisis daya cerna pati dilakukan menggunakan perangkat lunak
SPSS Edisi 16. Disain percobaan dan analisis statistik data untuk proses studi
optimasi menggunakan perangkat lunak Design Expert 7.0® (trial version) dari
Stat Ease.
10
4 HASIL DAN PEMBAHASAN
Profil Gelatinisasi Pati Singkong dan Komposit
Dalam formulasi produk berbahan pati, penambahan ingridien pendukung
dapat memengaruhi profil gelatinisasi pati (native). Di dalam penelitian ini,
analisis gelatinisasi dilakukan pada pati singkong dan komposit yang terdiri atas
pati singkong, bekatul, SPI, dan GMS. Beberapa parameter yang penting diamati
pada profil gelatinisasi pati adalah peak viscosity (PV), breakdown viscosity (BV),
final viscosity (FV), setback viscosity (SV), pasting temperature (Ptemp), dan peak
time (PT). PV merupakan viskositas yang tercapai saat granula pati mengembang
maksimum selama fase pemanasan, sedangkan BV adalah selisih viskositas
puncak dengan viskositas yang tercapai di tahap pemanasan pada suhu 95°C. FV
adalah viskositas yang tercapai di akhir tahap pendinginan pada suhu 50 °C,
sedangkan SV diperoleh sebagai selisih antara FV dengan viskositas maksimum
pada tahap pemanasan. Ptemp merupakan suhu pada saat viscograph mulai
membaca nilai viskositas, sementara PT ditentukan pada saat viskositas mencapai
puncak.
Tabel 3 Profil pasta pati singkong dan komposit
Sampel
Pati
KBB
KBA
PV (cP)
BV (cP)
c
FV (cP)
c
5854.5±19.1 3854.0±62.2
4836.0±79.2 b 2456.0±125.9b
3372.5±47.4 a 1193.0±93.3a
3312.0±108.9
3824.5±16.3b
4026.0±86.3b
SV (cP)
a
PTemp. (°C)
a
1311.5±19.5
67.85±0.28a
1444.5±30.4a
70.03±0.04b
b
1846.5±132.2 72.08±0.04c
KBB: komposit batas bawah; KBA: komposit batas atas
PV: peak viscosity; BV: breakdown viscosity; FV: final viscosity; SV: setback viscosity; PTemp:
pasting temperature.
Angka yang diikuti huruf yang berbeda pada kolom yang sama menunjukkan beda nyata pada uji
Duncan (α=0.05)
Analisis gelatinisasi memberikan informasi karakterisasi pati singkong dan
komposit yang digunakan dalam pembuatan mi. Penambahan komponen
tambahan antara lain bekatul, SPI, dan GMS pada pati singkong mengakibatkan
perubahan signifikan profil pasta (Tabel 3).
PV dan BV komposit lebih rendah dibandingkan dengan pati singkong
(p0.05), KBA memiliki nilai SV yang lebih tinggi dibandingkan KBB
(p
MENGGUNAKAN EKSTRUDER ULIR GANDA
MOJIONO
SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2016
PERNYATAAN MENGENAI TESIS DAN
SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA*
Dengan ini saya menyatakan bahwa tesis berjudul Optimasi Pembuatan Mi Pati
Singkong Menggunakan Ekstruder Ulir Ganda adalah benar karya saya dengan arahan
dari komisi pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apa pun kepada perguruan
tinggi mana pun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang
diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan
dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir tesis ini.
Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut
Pertanian Bogor.
Bogor, Juni 2016
Mojiono
NIM F251130231
RINGKASAN
MOJIONO. Optimasi Pembuatan Mi Pati Singkong Menggunakan Ekstruder Ulir
Ganda. Dibimbing oleh SLAMET BUDIJANTO dan BUDI NURTAMA
Pati singkong adalah salah satu sumber karbohidrat yang dapat digunakan
sebagai kandidat bahan baku mi. Mi berbahan pati singkong juga dapat
dikembangkan sebagai pangan bebas gluten karena tidak mengandung protein
gluten. Tujuan utama penelitian ini adalah melakukan studi optimasi untuk
mendapatkan kualitas mi pati singkong optimal. Variabel bahan (soy protein
isolate-SPI dan bekatul) dan variabel proses (suhu ekstrusi) digunakan sebagai
variabel optimasi di dalam rancangan Response Surface Methodology (RSM).
Tahapan penelitian meliputi (1) studi profil gelatinisasi pati singkong dan
komposit yang terdiri dari pati singkong, SPI, bekatul, dan glycerol monostearateGMS), (2) tahap optimasi, serta (3) studi komparasi daya cerna pati mi pati
singkong hasil optimasi dengan mi komersial.
Hasil penelitian menunjukkan bahwa karakteristik pasta komposit
mengalami sejumlah perubahan signifikan dibandingkan pati singkong antara lain
viskositas pasta, suhu gelatinisasi, dan waktu puncak akibat inkorporasi
komponen tambahan yaitu SPI, bekatul, dan GMS. Perubahan ini disebabkan oleh
kompetisi air antara fraksi non pati dengan pati, sehingga membatasi aktivitas
pembengkakan granula. Profil RVA (Rapid Visco Analyzer) juga menunjukkan
bahwa viskositas komposit lebih stabil selama fase pemanasan serta adanya
kecenderungan retrogradasi yang lebih tinggi dibandingkan pati singkong. Hasil
studi optimasi menunjukkan bahwa mi pati singkong yang optimal berhasil
dicapai dengan penambahan bekatul 8.3%, SPI 6.7% dan diproses pada suhu
ekstrusi 80 °C. Kombinasi tersebut memberikan nilai desirability sebesar 0.78.
Berdasarkan uji verifikasi, semua nilai respon berada pada selang kepercayaan
95%, yaitu elongasi 202.83%, cooking loss 4.35%, kekerasan 4643.54 gf,
adesivitas 120.91 gf, dan kecerahan 47.78.
Sementara itu, studi komparasi menunjukkan bahwa daya cerna pati pada mi
pati singkong optimum (59.83%) lebih rendah dibandingkan mi terigu (72.33%),
akan tetapi lebih tinggi dibandingkan dengan mi jagung (51.99%). Ketersediaan
pati di dalam mi sebagai substrat enzim α-amilase memberikan perbedaan nilai
daya cerna. Selain itu, adanya bekatul sebagai sumber serat pangan tahan cerna
pada mi pati singkong dapat berkontribusi di dalam penghambatan hidrolisis pati.
Hasil ini menunjukkan bahwa mi pati singkong optimum mempunyai potensi
sebagai pangan fungsional dengan daya cerna yang rendah.
Kata kunci: mi pati singkong, gelatinisasi, Response Surface Methodology, daya
cerna pati
SUMMARY
MOJIONO. Optimization of Cassava Starch Noodle Prepared by Twin Screw
Extruder. Supervised by SLAMET BUDIJANTO and BUDI NURTAMA
Cassava starch is one of the carbohydrate sources that can be considered as
candidate of noodle ingredient. Furthermore, cassava starch-based noodle is also
considerable as gluten-free product due to absence of gluten. The main purpose of
this research was to optimize cassava starch noodle quality. Mixture variables
(soy protein isolate-SPI and rice bran) and processing variable (extrusion
temperature) were used in optimization using Response Surface Methodology
(RSM). Research steps included (1) study on gelatinization profile of cassava
starch and its composite (cassava starch, SPI, rice bran, and glycerol
monostearate-GMS), (2) optimization, and (3) comparative study on starch
digestibility of optimized cassava starch noodle compared to commercial noodles.
The results showed that pasting properties of the composites demonstrated
a significant difference compared to native cassava starch, including peak
viscosity, pasting temperature, and peak time, as a consequence of SPI, rice bran,
and GMS addition. This finding suggested that non starch fraction in the
composite and starch compete for available water, thus suppressing granule
swelling. RVA (Rapid Visco Analyzer) profile exhibited that viscosity of the
composites was more stable during heating stage than that of cassava starch.
Furthermore, higher tendency of retrogradation was also observed in the
composite. In addition, the optimized noodle was obtained at rice bran 8.3%, SPI
6.7%, and extrusion temperature 80 °C, which resulted in desirability value 0.78.
All experimental values (elongation 202.83%, cooking loss 4.35%, hardness
4643.54 gf, adhesiveness 120.91 gf, and lightness 47.78) obtained at optimum
condition were in range of 95% confidence interval (CI) values.
Starch digestibility of optimized cassava starch noodle (59.83%) was
significantly higher than that of commercial corn noodle (51.99%), but
significantly lower than that of commercial wheat noodle (72.33%). The result
was due to dissimilar content of starch as substrate for enzymatic hydrolysis by αamylase. Additionally, presence of rice bran as non digestible polysaccharide was
also considerable to contribute in the inhibition of starch digestibility. The results
suggested that the optimized cassava starch noodle could be developed as
functional food with low digestibility.
Keywords: cassava starch noodle, gelatinization, Response Surface Methodology,
starch digestibility
© Hak Cipta Milik IPB, Tahun 2016
Hak Cipta Dilindungi Undang-Undang
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan
atau menyebutkan sumbernya. Pengutipan hanya untuk kepentingan pendidikan,
penelitian, penulisan karya ilmiah, penyusunan laporan, penulisan kritik, atau
tinjauan suatu masalah; dan pengutipan tersebut tidak merugikan kepentingan
IPB
Dilarang mengumumkan dan memperbanyak sebagian atau seluruh karya tulis ini
dalam bentuk apa pun tanpa izin IPB
OPTIMASI PEMBUATAN MI PATI SINGKONG
MENGGUNAKAN EKSTRUDER ULIR GANDA
MOJIONO
Tesis
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Magister Sains
pada
Program Studi Ilmu Pangan
SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2016
Penguji Luar Komisi pada Ujian Tesis: Dr Elvira Syamsir, STP, MSi
Judul Tesis : Optimasi Pembuatan Mi Pati Singkong Menggunakan Ekstruder
Ulir Ganda
Nama
: Mojiono
NIM
: F251130231
Disetujui oleh
Komisi Pembimbing
Prof Dr Ir Slamet Budijanto, MAgr
Ketua
Dr Ir Budi Nurtama, MAgr
Anggota
Diketahui oleh
Ketua Program Studi
Ilmu Pangan
Dekan Sekolah Pascasarjana
Dr Ir Harsi Dewantari Kusumaningrum
Dr Ir Dahrul Syah, MScAgr
Tanggal Ujian: 28 Juni 2016
Tanggal Lulus:
PRAKATA
Penulis panjatkan puji dan syukur kepada Allah SWT atas segala karuniaNya sehingga karya ilmiah berjudul Optimasi Pembuatan Mi Pati Singkong
menggunakan Ekstruder Ulir Ganda berhasil diselesaikan.
Ucapan terima kasih disampaikan penulis kepada:
1. Prof Dr Ir Slamet Budijanto, MAgr dan Dr Ir Budi Nurtama, MAgr
selaku komisi pembimbing.
2. Dr Elvira Syamsir, STP, MSi sebagai penguji dan Dr Ir Endang
Prangdimurti, MSi sebagai perwakilan porgram studi Ilmu Pangan pada
ujian tesis.
3. Ayah dan ibu, serta seluruh keluarga, atas segala doa, dukungan, dan
motivasinya.
4. Rekan-rekan IPN 2013 dan operator di Technopark atas kerja samanya.
5. Keluarga Arafah dan sahabat-sahabat alumni UTM di Sekolah
Pascasarjana IPB atas semangat dan dukungan.
Penulis juga menyampaikan terima kasih dan apresiasi kepada Direktorat
Jenderal Pendidikan Tinggi (DIKTI), atas pemberian beasiswa melalui skema
Beasiswa Pendidikan Pascasarjana Dalam Negeri (BPPDN).
Semoga karya ilmiah ini bermanfaat.
Bogor, Juni 2016
Mojiono
DAFTAR ISI
DAFTAR TABEL
vi
DAFTAR GAMBAR
vi
DAFTAR LAMPIRAN
vi
1 PENDAHULUAN
Latar Belakang
Perumusan Masalah
Tujuan Penelitian
Manfaat Penelitian
1
1
2
2
2
2 TINJAUAN PUSTAKA
Mi Non Gluten
Teknologi Ekstrusi
Response Surface Methodology (RSM)
3
3
3
5
3 METODE
Waktu dan Tempat
Bahan dan Alat
Pembuatan Mi
Penetapan Batas Atas dan Bawah
Rancangan Penelitian
Optimasi dan Verifikasi
Analisis Gelatinisasi
Tekstur dan Elongasi
Cooking Loss (CL)
Pengukuran Kecerahan
Daya Cerna Pati
Analisis Data
5
5
5
6
6
6
7
7
8
8
8
9
9
4 HASIL DAN PEMBAHASAN
Profil Gelatinisasi Pati Singkong dan Komposit
Analisis Respon Mi Pati Singkong
Elongasi dan Cooking Loss
Kualitas Tekstural
Kecerahan Mi
Optimasi dan Verifikasi Mi
Studi Komparasi Daya Cerna Pati
10
10
12
14
17
19
20
22
5 SIMPULAN DAN SARAN
Simpulan
Saran
24
24
24
DAFTAR PUSTAKA
24
LAMPIRAN
28
RIWAYAT HIDUP
32
DAFTAR TABEL
1
2
3
4
5
6
Profil karakteristik mi bebas gluten dari berbagai bahan baku
Kombinasi formula dan suhu proses berdasarkan rancangan Combined
Design
Profil pasta pati singkong dan komposit
Hasil pengukuran tiap respon
Rekapitulasi hasil analisis statistik terhadap respon percobaan
Sasaran dan tingkat kepentingan yang digunakan untuk optimasi
4
7
10
13
13
20
DAFTAR GAMBAR
1
2
3
4
5
6
7
8
Ekstruder ulir ganda yang digunakan di dalam penelitian. Keterangan
gambar: (a) ulir, (b) die atau cetakan, (c) papan kontrol, (d) barrel, (e)
penampilan keseluruhan ekstruder.
Profil gelatinisasi pati singkong dan komposit menggunakan
instrumen RVA.
Plot permukaan untuk respon elongasi (a) dan cooking loss (b).
Plot permukaan untuk respon kekerasan (a) dan adesivitas (b).
Plot permukaan untuk respon kecerahan mi.
Plot permukaan (a) dan plot kontur (b) nilai desirability kondisi
optimum.
Mi pati singkong yang dibuat pada kondisi optimum. Mi kering (a),
mi yang sudah direhidrasi (b).
Daya cerna pati pada mi pati singkong, mi jagung, dan mi terigu
5
11
14
18
20
21
21
23
DAFTAR LAMPIRAN
1
2
Analysis of Variance (ANOVA) dan uji lanjut profil gelatinisasi pati
singkong dan komposit.
Analysis of variance (ANOVA) dan uji lanjut daya cerna pati 3 jenis
mi.
28
31
1 PENDAHULUAN
Latar Belakang
Diversifikasi menjadi inovasi bagian penting untuk mendukung upaya
ketahanan pangan nasional. Diversifikasi pangan didorong oleh setidaknya dua
faktor utama yaitu mewujudkan prinsip pangan 3B (beragam, bergizi, dan
berimbang) dan sebagai usaha mengonversi sumber karbohidrat lokal menjadi
produk pangan. Mi dipilih sebagai vehicle diversifikasi pangan karena dapat
dikonsumsi oleh hampir semua lapisan masyarakat dan dapat dikonsumsi sebagai
pangan pokok anternatif.
Pati singkong adalah salah satu sumber karbohidrat yang dapat digunakan
sebagai kandidat bahan baku mi dengan beberapa keunggulan yaitu suhu
gelatinisasi yang rendah dan pasta yang jernih (Kasemsuwan et al. 1998)
sehingga mendukung penampilan fisik mi. Selain itu, mi berbahan pati singkong
dapat dikembangkan sebagai pangan bebas gluten karena tidak mengandung
protein gluten. Produk pangan bebas gluten (gluten-free product) telah
mendapatkan respon serius oleh ahli pangan dunia seiring dengan meningkatnya
jumlah penderita celiac disease (CD) atau intoleransi terhadap gluten (Gallagher
et al.
2004). Rata-rata peningkatan insiden CD diperkirakan mencapai
9.77±8.27% per tahun di seluruh dunia (Lerner et al. 2015). Studi pati singkong
sebagai bahan baku produk pangan bebas gluten telah dilakukan, antara lain
kombinasi pati singkong termodifikasi ikat silang dengan pati jagung tinggi
amilosa untuk pembuatan mi (Kasemsuwan et al. 1998) dan campuran pati
singkong, bagasse singkong, dan tepung amaranth (Amaranthus cruentus) untuk
pembuatan pasta bebas gluten (Fiorda et al. 2013).
Berbeda dengan mi dari terigu yang mengandung gluten, pembentukan
struktur mi pati bergantung pada proses gelatinisasi pati untuk menghasilkan
jaringan mi yang kuat. Pembuatan mi pati dengan teknologi konvensional sebagai
berikut: (1) pencampuran pati untuk membentuk adonan, (2) proses ekstrusi untuk
pencetakan dan dilanjutkan dengan pemasakan untuk gelatinisasi, (3) pendinginan
(cooling) di air dingin, (4) penyimpanan pada suhu dingin (holding), (5)
perendaman di air, dan selanjutnya pengeringan (Tan et al. 2009). Penggunaan
ekstruder atau cooking-forming extruder memberikan beberapa keuntungan antara
lain adanya proses gelatinisasi, efek tekanan dan pengadonan yang diperlukan
untuk membentuk struktur mi yang kokoh. Dibandingkan dengan teknik
konvensional, mi yang dibuat menggunakan ekstruder jenis ini tidak perlu
menggunakan pati pra gelatinisasi dan tidak memerlukan perebusan setelah proses
ekstrusi (Tan et al. 2009, Wang et al. 2012). Dengan demikian, teknologi
ekstrusi ini memberikan banyak keuntungan dalam pengembangan mi berbasis
pati.
Selain aspek proses, kualitas mi pati juga ditentukan oleh penambahan
ingridien pendukung antara lain soy protein isolate (SPI). SPI dilaporkan mampu
memperbaiki karakteristik fisik mi pati kentang antara lain menurunkan adesivitas,
menaikkan elongasi dan tensile strength (Takahashi et al. 1986). Penambahan
SPI juga dimaksudkan untuk meningkatkan kandungan protein mi. Selain kualitas
fisik, penambahan bahan tertentu di dalam formulasi mi dikaitkan dengan
2
peningkatan manfaat fungsional. Bekatul merupakan produk samping dari
penggilingan padi yang telah diketahui memiliki komponen fungsional antara lain
serat, vitamin B1, tokoferol, dan γ-orizanol (Kurniawati et al. 2014). Salah satu
manfaat fungsional yang diharapkan melalui penambahan bekatul adalah
penurunan daya cerna.
Informasi ilmiah mengenai formulasi mi dan aplikasi teknologi ekstrusi
dalam pembuatan mi pati singkong masih terbatas. Oleh karena itu, studi optimasi
diperlukan untuk menemukan kombinasi formula dan kondisi proses yang mampu
menghasilkan kualitas mi yang optimal.
Perumusan Masalah
Kualitas mi dipengaruhi oleh banyak variabel antara lain formula dan
kondisi proses. Pada aspek formula, penambahan bahan pendukung antara lain
SPI dan bekatul akan memengaruhi karakteristik pati singkong, yang turut
berkontribusi terhadap kualitas mi. Analisis gelatinisasi pati singkong dan
komposit dilakukan di dalam penelitian ini. Peran SPI diperlukan untuk
memperbaiki struktur internal mi sehingga mi terbentuk dengan baik.
Penambahan bekatul pada mi diharapkan berkontribusi terhadap peningkatan
manfaat fungsional, antara lain nilai daya cerna. Suhu ekstrusi menjadi variabel
penting untuk menginduksi gelatinisasi pati selama adonan di dalam barrel.
Kombinasi formula (penambahan SPI dan bekatul) dan proses (suhu ekstrusi)
untuk menghasilkan mi pati singkong optimum dipelajari di dalam riset ini
melalui studi optimasi. Selanjutnya, analisis daya cerna pati mi hasil optimasi
dilakukan, kemudian dibandingkan dengan mi komersial.
Tujuan Penelitian
Tujuan umum penelitian ini adalah melakukan studi optimasi untuk
memperoleh mi pati singkong yang optimum. Adapun tujuan khusus dari
penelitian adalah:
1. Mengetahui pengaruh penambahan bekatul dan SPI terhadap profil
gelatinisasi pati singkong.
2. Mendapatkan kombinasi variabel bahan (penambahan bekatul dan SPI)
dan variabel proses (suhu ekstrusi) untuk memperoleh respon mi pati
singkong yang optimum.
3. Mengetahui potensi manfaat fungsional mi pati singkong yaitu daya
cerna pati, serta membandingkan dengan mi komersial.
Manfaat Penelitian
Penelitian ini memberikan beberapa manfaat. Pertama, luaran (output)
utama dari studi optimasi kualitas mi pati singkong ini ialah kombinasi formula
dan proses untuk pembuatan mi yang optimum. Data ini selanjutnya dapat
dimanfaatkan peneliti berikutnya untuk pengembangan mi berbahan pati singkong.
Kedua, penelitian ini mendukung pemanfaatan sumber karbohidrat lokal sebagai
bahan pangan, sehingga berkontribusi dalam upaya diversifikasi pangan.
3
2 TINJAUAN PUSTAKA
Mi Non Gluten
Sebagai salah satu sumber energi utama di banyak negara Asia, mi
memiliki variasi bentuk dan formula, dan bisa diproduksi dari beragam bahan
antara lain terigu, beras, soba (buckwheat), dan pati dari kentang, ubi jalar, dan
kacang-kacangan (Fu 2008). Diantara bahan tersebut, terigu masih menjadi bahan
utama mi yang superior. Dengan demikian, berdasarkan bahan baku, mi dibagi
menjadi 2 kelompok, yaitu mi terigu dan mi non terigu. Mi terigu mengandalkan
kinerja protein gluten (glutenin dan gliadin) untuk membentuk struktur mi yang
kokoh dan elastis. Pembentukan struktur ini dapat terjadi melalui proses
pembentukan adonan (hidrasi tepung terigu) di suhu ruang. Oleh karena itu, gluten
menjadi determinan utama pembuatan mi terigu.
Mi bebas gluten juga dikenal dengan gluten-free noodle karena bahan
utama yang digunakan tidak mengandung gluten. Bahan utama mi non gluten bisa
berbentuk tepung dan pati. Berbeda dengan mi terigu, pembentukan struktur mi
bebas gluten bergantung pada proses gelatinisasi pati untuk menghasilkan jaringan
mi yang kokoh. Saat proses gelatinisasi, granula pati akan mengalami
pembengkakan (swelling) hingga tercapai kondisi maksimum (viskositas puncak).
Pada saat inilah, granula pati pecah dan komponen di dalam granula utamanya
amilosa keluar meninggalkan granula. Fraksi amilosa inilah yang berperan
membentuk jaringan mi yang kuat melalui proses reaosiasi rantai amilosa.
Gelatinisasi dan retrogradasi dapat dipengaruhi banyak faktor khsususnya jenis
pati. Oleh karena itu, karakteristik pati menjadi faktor fundamental yang dapat
menentukan kualitas akhir mi.
Eksplorasi sumber karbohidrat non gluten untuk pembuatan mi sudah
banyak dilakukan, mulai dari substitusi parsial sampai substitusi penuh tanpa
menggunakan terigu. Formula mi juga berasal dari kombinasi beberapa jenis pati
untuk memperbaiki mutu mi. Rangkuman penelitian inovasi mi dari bahan non
gluten disajikan di dalam Tabel 1.
Teknologi Ekstrusi
Definisi ekstrusi adalah proses yang melibatkan pemberian tekanan dan
daya dorong terhadap suatu bahan pangan di bawah kondisi tertentu (variasi
kecepatan mixing, panas, dan tekanan) melewati die plate (tahanan) yang didisain
untuk memberi bentuk yang diinginkan. Di dalam teknologi pangan, ekstruder
dapat diaplikasikan untuk berbagai keperluan, antara lain pembuangan gas
(degassing), dehidrasi, gelatinisasi, pasteurisasi dan sterilisasi, homogenisasi, dan
pencentakan (Riaz 2000).
Secara umum, proses ekstrusi baik pada jenis ulir tunggal maupun ganda
dibagi menjadi 3 zona, yaitu feeding, kneading, dan final cooking. Di zona
feeding, kerapatan bahan (adonan) masih rendah. Pengaturan kadar air masih bisa
dilakukan di zona ini untuk menyesuaikan viskositas, tekstur serta meningkatkan
transfer panas. Bahan selanjutnya didorong menuju zona kneading, di mana suhu
dan tekanan mulai naik, mengakibatkan densitas ekstrudat meningkat. Tekanan
4
geser (shear rates) akan mencapai titik paling tinggi di zona final cooking akibat
pengaruh konfigurasi ulir (Huber 2010).
Tabel 1 Profil karakteristik mi bebas gluten dari berbagai bahan baku
Bahan Baku
Invensi
Referensi
Tapioka
Mi yang terbuat dari kombinasi tapioka Kasemsuwan et
termodifikasi (pati ikat silang) dengan pati al. (1998)
tinggi amilosa menghasilkan mi yang baik.
Modifikasi tersebut mampu meningkatkan gel
strength pati yang berkontribusi pada
pembentukan struktur mi.
Pati kentang Mi yang terbuat dari pati kentang dan ubi jalar Chen et al.
dan ubi jalar dengan ukuran granula kecil (< 20 µm) lebih (2003)
(sweet potato) baik dari pada ukuran granula besar (> 20
µm). Hal ini berkaitan dengan area permukaan
spesifik yang lebih besar dimiliki oleh pati
dengan granula kecil.
Pati Jagung
Bihon berhasil dibuat dengan pati jagung Tam
et
al.
normal (amilosa sekitar 28%) karena (2004)
gelatinisasi
yang
diperlukan
untuk
membentuk struktur bihon terjadi sempurna.
Pati
sagu Modifikasi pati sagu dengan teknik HMT Purwani et al.
termodifikasi
(heat moisture treatment) dapat digunakan (2006)
untuk meningkatkan kualitas mi sagu.
Kecenderungan retrogradasi pati meningkat
pada hamper smeua jenis pati sagu akibat
HMT.
Pati kentang Mi berbahan pati kentang dengan pati beras Sandhu et al.
dan beras
(1:1) dapat dibuat dengan baik. Kombinasi (2010)
tersebut meningkatkan stabilitas terhadap
panas, dari pada hanya menggunakan pati
kentang saja.
Tepung
Laju pengumpanan yang tinggi (2.10 g/detik) Muhandri et al.
jagung
menghasilkan cooking loss dan elongasi mi (2013)
jagung yang lebih baik karena adonan
mendapatkan tekanan yang cukup di zona
kompresi. Guar gum juga mampu menaikkan
elongasi dan menurunkan cooking loss mi
jagung.
Tepung beras Tensile strength dan elongasi mi beras Wandee et al.
dan
pati meningkat akibat substitusi 20% cross linked (2015)
ganyong
canna starch, sedangkan substitusi dengan
(canna starch) debranched retrograded canna starch
menghasilkan total asam lemak rantai pendek
dan butirat tertinggi yang mengindikasikan
potensinya sebagai sumber prebiotik.
5
Response Surface Methodology (RSM)
RSM merupakan gabungan dari teknik matematik dan statistik yang
digunakan untuk memperbaiki (improving), mengembangkan (developing) dan
mengoptimasi (optimizing) kombinasi variabel agar memperoleh respon paling
optimal. Teknik optimasi RSM ini digunakan pada beberapa variabel input yang
berpotensi memengaruhi hasil pengukuran atau karakteristik suatu produk atau
proses. Karakteristik yang dipengaruhi oleh input disebut dengan respon atau
dependent variables (Myers et al. 2009).
3 METODE
Waktu dan Tempat
Penelitian ini dilakukan mulai Oktober 2014 hingga Maret 2016. Mi
dibuat di F-Technopark Institut Pertanian Bogor, sedangkan analisis dilakukan di
beberapa laboratorium di lingkungan Departemen Ilmu dan Teknologi Pangan
IPB.
Bahan dan Alat
Pati singkong komersial sebagai bahan utama mi dibeli di pasar Bogor.
Bekatul terstabilisasi berasal dari padi varietas IR 64. Bahan lain yang digunakan
adalah glycerol monostearate (GMS), soybean protein isolate (SPI), dan enzim αamilase (Sigma Aldrich).
Gambar 1 Ekstruder ulir ganda yang digunakan di dalam penelitian.
Keterangan gambar: (a) ulir, (b) die atau cetakan, (c) papan
kontrol, (d) barrel, (e) penampilan keseluruhan ekstruder.
Peralatan utama yang digunakan dalam penelitian ini adalah dough mixer,
ekstruder ulir ganda (Berto BEX-DS-2256, cetakan terdiri atas 8 lubang, masingmasing dengan diameter 2.5 mm), pengering rak, texture analyzer (TA-XT2),
rapid visco analyzer (RVA) (Newport Scientific), spektrofotometer UV-Vis
(Shimadzu), Chromameter (Minolta CR 310).
6
Pembuatan Mi
Mi pati singkong dibuat dengan 5 tahapan utama, yaitu (1) penimbangan
bahan dan pencampuran untuk membuat adonan, (2) proses ekstrusi, (3)
pendinginan pada suhu ruang selama 15 menit dan pembentukan, (4) pengeringan
pada suhu 50 °C selama 2.5 jam, dan (5) pengemasan. Setiap formula mi dibuat
dengan 2 kg pati singkong. Persentase jumlah penambahan air, GMS, dan SPI
berdasarkan jumlah pati singkong. Deskripsi esktruder yang digunakan untuk
pembuatan mi disajikan pada Gambar 1.
Penetapan Batas Atas dan Bawah
Penentuan variabel penelitian dilakukan setelah melalui proses uji coba dan
studi literatur. Dari aspek proses, suhu ekstrusi (suhu pada 3 zona pemanasan)
dipilih sebagai variabel proses. Sementara itu, penambahan SPI diharapkan
mampu meningkatkan kualitas fisik mi, sedangkan penambahan bekatul untuk
meningkatkan manfaat fungsional mi. Kedua komponen ini dipilih sebagai
variabel bahan.
Batas atas dan bawah untuk variabel proses ditetapkan berdasarkan hasil
penelitian pendahuluan. Suhu proses yang diujicobakan ialah 50, 60, 70, 80, dan
90 °C. Karakteristik mi yang dihasilkan pada suhu ekstrusi 50 °C lembek dan
mudah patah. Pada kondisi ini, untaian mi berwarna putih yang mengindikasikan
pemasakan adonan belum tercapai. Sementara itu, mi yang diproses pada suhu
90 °C menjadi lengket yang ditunjukkan dengan sulitnya memisahkan antar
untaian mi yang keluar dari cetakan. Penambahan SPI diharapkan dapat
memperbaiki kualitas mi. Untuk mengetahui pengaruhnya terhadap kualitas mi
pati singkong, maka SPI ditambahkan 0-10%. Menurut Chen et al. (2011),
penambahan bekatul hingga 5-10% mampu menghasilkan mi yang cukup baik.
Penambahan bekatul pada penelitian ditetapkan sebesar 5-15% untuk memberikan
kisaran lebih lebar. Penetapan level tiap variabel dibantu oleh software.
Rancangan Penelitian
Rancangan penelitian menggunakan combined design dari RSM untuk
mengoptimasi formula dan proses pembuatan mi dengan bantuan perangkat lunak
Design Expert 7.0® dari Stat Ease. Kombinasi perlakuan yang terdiri atas
penambahan bekatul (X1), penambahan SPI (X2), dan suhu ekstrusi (X3) disajikan
pada Tabel 2.
Respon penelitian antara lain elongasi, cooking loss, kekerasan, adesivitas,
dan kecerahan. Tiap respon memiliki persamaan atau model matematika yang
menunjukkan pengaruh variabel terhadap respon. Kriteria utama yang digunakan
untuk menentukan persamaan yang dipakai dalam optimasi yaitu signifikansi
model (p0.05) pada taraf signifikansi 5%. Selain itu, model
harus mempunyai nilai adequate precision di atas 4, serta selisih adjusted R2
dengan nilai perkiraan model (predicted R2) kurang atau sama dengan 2.
7
Tabel 2 Kombinasi formula dan suhu proses berdasarkan
rancangan Combined Design
Formula
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
X1 (%)
5.0
12.5
5.0
7.5
5.0
10.0
15.0
10.0
15.0
15.0
7.5
12.5
15.0
5.0
5.0
10.0
15.0
15.0
10.0
Variabel
X2 (%) X3 (°C)
10.0
65
2.5
70
10.0
75
7.5
80
10.0
65
5.0
85
0.0
85
5.0
75
0.0
65
0.0
75
7.5
70
2.5
80
0.0
70
10.0
85
10.0
85
5.0
65
0.0
65
0.0
85
5.0
85
Keterangan: X1 = bekatul, X2 = SPI, X3 = suhu ekstrusi
Optimasi dan Verifikasi
Kombinasi kondisi proses dan formulasi optimal ditentukan berdasarkan
nilai keinginan (desirability) yang paling mendekati 1.0 melalui tahap optimasi.
Tahap optimasi terdiri dari dua komponen yaitu penentuan tujuan (goal) dan skala
prioritas. Tujuan (maximize, minimize, in range, target, dan none) tiap respon
ditetapkan sesuai kebutuhan. Selain itu, tiap respon memiliki skala prioritas yang
ditunjukkan dengan nilai importance mulai dari 1 (+) sampai 5 (+++++).
Verifikasi dilakukan untuk mengonfirmasi prediksi model yang diperoleh di
tahap optimasi berdasarkan nilai kisaran pada CI (confidence interval). Tahapan
ini dikerjakan sebanyak 5 ulangan.
Analisis Gelatinisasi
Analisis gelatinisasi pati dilakukan untuk mendapatkan informasi
karakteristik pati singkong dan komposit (berdasarkan formula batas bawah dan
batas atas) antara lain suhu gelatininasi, waktu gelatinisasi, dan viskositas.
Komposit terdiri atas campuran pati singkong, GMS, SPI, dan bekatul. Instrumen
yang dipakai adalah rapid visco analyzer (RVA). Kondisi analisis ditetapkan
sesuai dengan standar 2 pada alat. Sampel dimasukkan ke dalam canister (tabung
khusus untuk analisis) dan ditambahkan akuades (jumlah akuades yang
8
ditambahkan berdasarkan kadar air sampel) hingga berbentuk bubur pati. Bubur
pati dipanaskan dari suhu 50 °C hingga mencapai suhu 95 °C dan dipertahankan
selama 5 menit (holding). Selanjutnya suhu diturunkan hingga mencapai 50 °C
dan dipertahankan selama 2 menit. Eksperimen dilakukan dengan 2 kali ulangan.
Tekstur dan Elongasi
Profil tekstur dan elongasi mi dievaluasi menggunakan texture analyzer
(TAXT-T2, Stable Micro Systems). Karakteristik fisik mi yang diukur adalah
kekerasan (hardness) dan adesivitas (adhesiveness). Untaian mi dimasak di dalam
300 mL air selama 6 menit, mi diangkat dan kemudian ditiriskan. Dua helai mi
diletakkan di sample holder dan ditekan menggunakan probe silinder (diameter 35
mm) dengan kecepatan 1 mm per detik dan distance ditetapkan sebesar 75%.
Absolute peak (+) dicatat sebagai nilai kekerasan (gf), sedangkan absolute peak (-)
dicatat sebagai nilai adesivitas (gf). Untuk analisis elongasi, satu untai mi
rehidrasi dililitkan pada probe dengan jarak probe sebesar 2 cm dan kecepatan 0.3
cm/det. Persen elongasi dihitung dengan rumus:
Elongasi % =
Waktu putus sampel det × 0.3 cm/det
×100%
2 cm
Cooking Loss
Penentuan cooking loss dilakukan dengan metode sebagai berikut. Mi (5 g)
direbus di dalam 150 ml air selama 6 menit lalu mi ditiriskan dan dikeringkan
pada suhu 100 °C hingga tercapai berat konstan kemudian ditimbang kembali. Mi
yang lain (5 g) diukur kadar airnya (digunakan untuk menghitung berat kering
sampel). Cooking loss dihitung dengan rumus berikut:
a-b
Cooking Loss % =
×100%
a
Keterangan:
a : berat kering sampel sebelum direbus, b : berat kering sampel sesudah
direbus
Pengukuran Kecerahan
Nilai kecerahan mi diperoleh dari hasil pengukuran menggunakan
Chromameter. Mi dipotong sepanjang sekitar 1.5 cm dan ditempatkan dalam
wadah sampel uji hingga seluruh wadah sampel dipenuhi potongan mi. Kecerahan
ditunjukkan dengan nilai L. Semakin tinggi nilai L, kecerahan mi semakin tinggi.
9
Daya Cerna Pati
Sebelum analisis, mi dihaluskan sehingga berbentuk serbuk kemudian
dibuat suspensi (1%) dan dipanaskan sehingga mencapai suhu 90 °C, dan
didinginkan. Sebanyak 2 ml larutan ditambah 3 ml air destilata dan 5 ml buffer
Na-fosfat 0.1 M pH 7.0 kemudian diinkubasikan pada penangas air pada suhu
37 °C selama 15 menit. Kemudian larutan ditambahkan enzim α-amilase dan
diinkubasikan pada suhu 37 °C selama 30 menit.
Sebanyak 1 ml dari campuran tersebut kemudian dimasukkan ke tabung
reaksi yang sudah berisi 2 ml pereaksi DNS (dinitrosalisilat) selanjutnya
dipanaskan dalam penangas air selama 10 menit, dan kemudian didinginkan.
Setelah dingin, 10 ml air destilata ditambahkan untuk reaksi pengenceran. Warna
jingga-merah terbentuk dari reaksi dan diukur absorbansinya menggunakan
spektrofotometer pada panjang gelombang 520 nm.
Kadar maltosa dari campuran reaksi dihitung dengan menggunakan kurva
standar maltosa murni yang diperoleh dengan cara mereaksikan larutan maltosa
standar dengan pereaksi dinitrosalisilat menggunakan prosedur yang sama. Daya
cerna sampel dihitung sebagai presentasi terhadap pati murni:
Daya cerna pati (%) =
Kadar amilosa sampel setelah reaksi enzimatis
× 100%
Kadar amilosa pati murni setelah reaksi enzimatis
Analisis Data
Analisis sidik ragam (ANOVA) dan uji lanjut Duncan (α = 0.05) data profil
gelatinisasi dan analisis daya cerna pati dilakukan menggunakan perangkat lunak
SPSS Edisi 16. Disain percobaan dan analisis statistik data untuk proses studi
optimasi menggunakan perangkat lunak Design Expert 7.0® (trial version) dari
Stat Ease.
10
4 HASIL DAN PEMBAHASAN
Profil Gelatinisasi Pati Singkong dan Komposit
Dalam formulasi produk berbahan pati, penambahan ingridien pendukung
dapat memengaruhi profil gelatinisasi pati (native). Di dalam penelitian ini,
analisis gelatinisasi dilakukan pada pati singkong dan komposit yang terdiri atas
pati singkong, bekatul, SPI, dan GMS. Beberapa parameter yang penting diamati
pada profil gelatinisasi pati adalah peak viscosity (PV), breakdown viscosity (BV),
final viscosity (FV), setback viscosity (SV), pasting temperature (Ptemp), dan peak
time (PT). PV merupakan viskositas yang tercapai saat granula pati mengembang
maksimum selama fase pemanasan, sedangkan BV adalah selisih viskositas
puncak dengan viskositas yang tercapai di tahap pemanasan pada suhu 95°C. FV
adalah viskositas yang tercapai di akhir tahap pendinginan pada suhu 50 °C,
sedangkan SV diperoleh sebagai selisih antara FV dengan viskositas maksimum
pada tahap pemanasan. Ptemp merupakan suhu pada saat viscograph mulai
membaca nilai viskositas, sementara PT ditentukan pada saat viskositas mencapai
puncak.
Tabel 3 Profil pasta pati singkong dan komposit
Sampel
Pati
KBB
KBA
PV (cP)
BV (cP)
c
FV (cP)
c
5854.5±19.1 3854.0±62.2
4836.0±79.2 b 2456.0±125.9b
3372.5±47.4 a 1193.0±93.3a
3312.0±108.9
3824.5±16.3b
4026.0±86.3b
SV (cP)
a
PTemp. (°C)
a
1311.5±19.5
67.85±0.28a
1444.5±30.4a
70.03±0.04b
b
1846.5±132.2 72.08±0.04c
KBB: komposit batas bawah; KBA: komposit batas atas
PV: peak viscosity; BV: breakdown viscosity; FV: final viscosity; SV: setback viscosity; PTemp:
pasting temperature.
Angka yang diikuti huruf yang berbeda pada kolom yang sama menunjukkan beda nyata pada uji
Duncan (α=0.05)
Analisis gelatinisasi memberikan informasi karakterisasi pati singkong dan
komposit yang digunakan dalam pembuatan mi. Penambahan komponen
tambahan antara lain bekatul, SPI, dan GMS pada pati singkong mengakibatkan
perubahan signifikan profil pasta (Tabel 3).
PV dan BV komposit lebih rendah dibandingkan dengan pati singkong
(p0.05), KBA memiliki nilai SV yang lebih tinggi dibandingkan KBB
(p