PENDUGAAN UMUR SIMPAN BISKUIT BERBASIS KONSENTRAT PROTEIN IKAN DAN DENGAN PENDEKATAN KADAR AIR KRITIS ISMAIL AHMAD AFFA RIYADI

Transkripsi

1 PENDUGAAN UMUR SIMPAN BISKUIT BERBASIS KONSENTRAT PROTEIN IKAN DAN Spirulina platensis BERDASARKAN METODE AKSELERASI DENGAN PENDEKATAN KADAR AIR KRITIS ISMAIL AHMAD AFFA RIYADI DEPARTEMEN TEKNOLOGI HASIL PERAIRAN FAKULTAS PERIKANAN DAN ILMU KELAUTAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2015

2

3 PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA* Bersama ini saya menyatakan bahwa skripsi berjudul Pendugaan Umur Simpan Biskuit Berbasis Konsentrat Protein Ikan dan Spirulina platensis Berdasarkan Metode Akselerasi dengan Pendekatan Kadar Air Kritis adalah benar karya saya dengan arahan dari komisi pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apapun kepada perguruan tinggi manapun. Sumber Informasi yang berasal atau dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir skripsi ini. Bersama ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut Pertanian Bogor. Bogor, Juni 2015 Ismail Ahmad Affa Riyadi NIM C

4 ABSTRAK ISMAIL AHMAD AFFA RIYADI. Pendugaan Umur Simpan Biskuit Berbasis Konsentrat Protein Ikan dan Spirulina platensis Berdasarkan Metode Akselerasi dengan Pendekatan Kadar Air Kritis. Dibimbing oleh JOKO SANTOSO dan WINI TRILAKSANI. Informasi masa kadaluarsa produk pangan wajib dicantumkan karena berkaitan dengan keamanan pangan bagi konsumen. Masa kadaluarsa pangan dapat ditentukan ketika umur simpan telah diketahui. Pendugaan umur simpan biskuit berbasis konsentrat protein ikan dan Spirulina platensis telah dipelajari dalam penelitian ini menggunakan metode akselerasi dengan pendekatan kadar air kritis. Pendugaan umur simpan meliputi empat tahapan yaitu penentuan kadar air (awal dan kritis), penentuan model kurva sorpsi isotermis, pengukuran permeabilitas kemasan, dan penghitungan umur simpan. Kadar air awal biskuit 0,0113 g H 2 O/g padatan. Kadar air kritis 0,0836 g H 2 O/g padatan. Model terpilih yaitu model Oswin dengan persamaan ln Me = -1, ,283 ln (a w /(1-a w )). Pendugaan umur simpan biskuit menggunakan kemasan Retort Pouch, Polyprophylene (PP), dan High Density Polyethylene (HDPE) dengan nilai permeabilitas kemasan berturut-turut, yaitu 0,0133 g H 2 O/ g padatan; 0,1111 g H 2 O/ g padatan; dan 0,0602 g H 2 O/g padatan. Pendugaan terbaik umur simpan biskuit menggunakan kemasan Retort Pouch berkisar antara 18,87 23,68 bulan. Kata kunci: Biskuit, konsentrat protein ikan, metode akselerasi, Spirulina platensis, umur simpan ABSTRACT ISMAIL AHMAD AFFA RIYADI. Shelf Life Testing of Biscuit with Fish Protein Concentrate and Spirulina platensis by Acceleration Method and Critical Moisture Content Approches. Supervised by JOKO SANTOSO dan WINI TRILAKSANI. Information of food expired date is mandatory to be presented due to consumers safety reasons. The expiration date can be determined when the shelf life of product is known. The biscuit s shelf life estimation based on fish protein concentrate and Spirulina platensis was studied on this research used an acceleration method with critical moisture content approch. The shelf life estimation was comprised 4 steps, consisted of moisture content (initial and critical), sorption isotherm curve determination, package permeability measurement, and shelf life calculation. Initial moisture biscuit was g H 2 O/ g solids. The critical moisture content was g H 2 O/g solids. The chosen sorption isotherm curve model was Oswin model with equation of Me = - 1, ,283 ln (a w /(1-a w )). Biscuit was packaged in Retort Pouch, Polyprophylene (PP), and High Density Polyethylene (HDPE), with the permeabilities was around, g H 2 O/g solids; g H 2 O/g solids; and g H 2 O/g solids respectively. The best expectation biscuits shelf life used Retort Pouch about months. Keywords: Accelerated Test (ASLT), biscuit, fish protein concentrate, shelf life, Spirulina platensis

5 Hak Cipta Milik IPB, Tahun 2015 Hak Cipta Dilindungi Undang-Undang Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan atau menyebutkan sumbernya. Pengutipan hanya untuk kepentingan pendidikan, penelitian, penulisan karya ilmiah, penyusunan laporan, penulisan kritik, atau tinjauan suatu masalah; dan pengutipan tersebut tidak merugikan kepentingan IPB Dilarang mengumumkan dan memperbanyak sebagian atau seluruh karya tulis ini dalam bentuk apa pun tanpa izin IPB

6

7 PENDUGAAN UMUR SIMPAN BISKUIT BERBASIS KONSENTRAT PROTEIN IKAN DAN Spirulina platensis BERDASARKAN METODE AKSELERASI DENGAN PENDEKATAN KADAR AIR KRITIS ISMAIL AHMAD AFFA RIYADI Skripsi sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Perikanan pada Departemen Teknologi Hasil Perairan DEPARTEMEN TEKNOLOGI HASIL PERAIRAN FAKULTAS PERIKANAN DAN ILMU KELAUTAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2015

8

9 Judul Skripsi : Pendugaan Umur Simpan Biskuit Berbasis Konsentrat Protein Ikan dan Spirulina platensis Berdasarkan Metode Akselerasi dengan Pendekatan Kadar Air Kritis Nama : Ismail Ahmad Affa Riyadi NIM : C Disetujui oleh Prof Dr Ir Joko Santoso, MSi. Pembimbing I Dr Ir Wini Trilaksani, MSc. Pembimbing II Diketahui oleh Prof Dr Ir Joko Santoso, MSi. Ketua Departemen Tanggal Lulus:

10

11 KATA PENGANTAR Puji syukur penulis panjatkan ke hadirat Allah SWT yang telah melimpahkan rahmat dan karunia-nya sehingga penulis dapat menyelesaikan penyusunan skripsi dengan baik yang berjudul Pendugaan Umur Simpan Biskuit Berbasis Konsentrat Protein Ikan dan Spirulina platensis Berdasarkan Metode Akselerasi dengan Pendekatan Air Kritis. Skripsi disusun sebagai salah satu syarat untuk menyelesaikan studi di Departemen Teknologi Hasil Perairan, Fakultas Perikanan dan Ilmu Kelautan, Institut Pertanian Bogor. Pada kesempatan ini penulis menyampaikan ucapan terima kasih kepada semua pihak yang telah membantu dalam penulisan dan penyusunan skripsi, memberikan pengarahan dan masukan terutama kepada: 1 Prof Dr Ir Joko Santoso, MSi. dan Dr Ir Wini Trilaksani, MSc selaku pembimbing skripsi. 2 Dr. Eng. Uju, S.Pi, Msi selaku dosen penguji yang telah memberikan saran dan bimbingan untuk perbaikan skripsi. 3 Ibu Dr Ir Iriani Setyaningsih, MS selaku Ketua Program Studi. 4 Pusat Kajian Sumberdaya Pesisir dan Lautan (PKSPL) yang telah melibatkan dalam penelitian saya. 5 Bapak Bambang yang memberikan motivasi secara moril dan materiil. 6 Kepada kedua orang tua tercinta Sumarjito dan Tuti BA. 7 Kakakku tersayang Hania Maria Nur, Hisan Mas ad Ruhani, Fuad Dinata, dan Zulfa Fahmiana Nur. 8 Adik keponakanku yang manis Putri, Fadhil, Azka, Arul, Zahra, Reza, dan Ubay 9 Teman satu tim sebagai TIM KPI Rizky IA, Elly S, Ade IP, Ajeng NS, dan Novita S. 10 Teman-teman SMART and STRONG THP47, GETEX THP45, THP46 ALTO, THP 48, dan THP 49 yang telah memberi doa dan dukungan. 11 Semua pihak yang telah membantu baik secara langsung ataupun tidak langsung sehingga terselesaikannya penulisan skripsi. Penulis menyadari bahwa dalam penulisan skripsi ini masih terdapat banyak kekurangan. Kami mengharapkan kritik dan saran yang membangun dalam rangka memberikan hasil yang terbaik. Bogor, Juni 2015 Ismail Ahmad Affa Riyadi

12 DAFTAR ISI DAFTAR TABEL... xii DAFTAR GAMBAR... xii DAFTAR LAMPIRAN... xii PENDAHULUAN... 1 Latar Belakang... 1 Perumusan Masalah... 2 Tujuan Penelitian... 3 Manfaat Penelitian... 3 Ruang Lingkup Penelitian... 3 METODE... 3 Waktu dan Tempat... 3 Bahan... 3 Alat... 4 Tahap Penelitian... 4 Prosedur Perhitungan Variabel Umur Simpan... 7 Prosedur Analisis HASIL DAN PEMBAHASAN Karakteristik Konsentrat Protein Ikan Nila, Spirulina platensis, dan Biskuit 15 Parameter Utama Kerusakan Biskuit Kadar Air Awal (Initial Moisture) Kadar Air Kritis (Critical Moisture) Kadar Air Kesetimbangan Pengujian Nilai Aktivitas Air Perhitungan Variabel Pendugaan Umur Simpan Permeabilitas Uap Air Kemasan Umur Simpan Biskuit KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan Saran UCAPAN TERIMA KASIH DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN RIWAYAT HIDUP... 37

13 DAFTAR TABEL 1 Kelembaban relatif larutan garam Karakteristik Spirulina platensis kering Karakteristik biskuit terbaik Nilai kadar air, kerenyahan, skor kerenyahan, dan nilai hedonik Kadar air kesetimbangan (Me) biskuit penyimpanan Persamaan linier model kurva sorpsi isotermis Hasil pengujian permeabilitas uap air kemasan Perhitungan umur simpan biskuit dengan menggunakan kemasan Retort Pouch pada beberapa RH penyimpanan berdasarkan model Oswin Perhitungan umur simpan biskuit dengan menggunakan kemasan Polyprophylene (PP) pada beberapa RH penyimpanan berdasarkan model Oswin Perhitungan umur simpan biskuit dengan menggunakan kemasan High Density Polyethylene (HDPE) pada beberapa RH penyimpanan berdasarkan model Oswin DAFTAR GAMBAR 1 Diagram alir pembuatan Konsentrat Protein Ikan (KPI) Diagram alir pembuatan biskuit KPI dan Spirulina platensis Diagram alir penelitian pendugaan umur simpan biskuit Parameter kerusakan biskuit Kurva hubungan antara log kadar air dengan skor hedonik Hubungan antara lama penyimpanan dengan skor hedonik dan skor kerenyahan Hubungan nilai kerenyahaan dengan kadar air Proses penentuan kadar air kesetimbangan pada penyimpanan suhu ruang Hubungan nilai kadar air kesetimbangan dengan aktivitas air Kurva sorpsi isotermis berdasarkan model terpilih Me percobaan ( ) dan Me perhitungan ( ) DAFTAR LAMPIRAN 1 Contoh kuisioner pengujian hedonik (Organoleptik) Contoh kuisioner uji rating Tekanan uap air jenuh pada suhu 0 35 ºC (mmhg) Contoh perhitungan umur simpan... 36

14

15 1 PENDAHULUAN Latar Belakang Sebagian orang yang sibuk bekerja sering kekurangan waktu dan melupakan asupan gizi bagi dirinya. Hal ini dapat menimbulkan masalah kesehatan sehingga perlu disiasati dengan penyediaan produk kaya gizi yang praktis, menyehatkan, mudah didistribusikan, disukai, dan memiliki umur simpan yang panjang. Salah satu pangan yang memenuhi kriteria tersebut adalah biskuit. Biskuit merupakan makanan yang berbentuk tipis, renyah, dan memiliki rasa manis atau tidak manis (Nwosu 2013). Pusat Data dan Sistem Informasi Pertanian (2012) menyebutkan bahwa konsumsi biskuit pada tahun 2007 mencapai ons/kapita/tahun dan meningkat menjadi ons/kapita/tahun pada tahun Hal ini menunjukkan kenaikan produksi biskuit yang cukup signifikan (6,89%/tahun). Data kenaikan produksi biskuit mengindikasikan bahwa biskuit telah menjadi makanan favorit, tetapi biskuit komersial memiliki kelemahan yaitu masih menggunakan sumber karbohidrat luar (impor) dan belum ada zat gizi tambahan sebagai contoh protein, sehingga diperlukan adanya pengembangan. Pengembangan dapat dilakukan dengan penambahan zat aktif menjadi pangan fungsional dan substitusi bahan baku lokal. Menurut Sari (2013) biskuit memiliki kadar protein 9,36% dan perlu adanya fortifikasi sebagai upaya peningkatan nilai gizi. Peningkatan kadar protein dapat dilakukan dengan fortifikasi konsentrat protein ikan (KPI) dan Spirulina platensis. Windsor (2008) menyatakan bahwa KPI merupakan bahan pangan konsumsi manusia, dengan jumlah protein yang dihasilkan lebih banyak dari kondisi awalnya. KPI terbagi menjadi tiga tipe, yaitu tipe A (kadar protein minimal 67,5% dan kadar lemak maksimal 0,75%), tipe B (kadar protein minimal 67,5% dan kadar lemak maksimal 3%) dan tipe C (kadar protein minimal 67,5% dan kadar lemak maksimal 10%) (Buckle et al. 1985). Penelitian yang dilakukan Murueta et al. (2007) mengenai karakterisasi KPI hasil samping diperairan meksiko yang menghasilkan KPI tipe B dengan nilai kadar lemak maksimal 3%. Spirulina platensis adalah ganggang renik (mikroalga) berwarna hijau kebiruan yang hidupnya tersebar luas di alam. Penelitian yang dilakukan Sari (2013) menunjukkan bahwa Spirulina sp. memiliki kandungan gizi (protein) yang tinggi yaitu 63,79%. Biskuit memiliki tekstur yang renyah dan merupakan salah satu sumber energi (Conforti dan Lupano 2004). Biskuit sebagai salah satu produk higroskopis mudah mengalami kemunduran mutu yang dapat membahayakan konsumen. Terdapat dua faktor penting pada produk yang berhubungan dengan kadar air lingkungan. Faktor pertama yaitu kelembaban relatif keseimbangan kadar air produk berada dalam kesetimbangan dengan kelembaban relatif lingkungan. Faktor kedua yaitu kisaran kelembaban produk tetap enak dan sehat yang dapat ditentukan secara organoleptik (Emblem 2000). Faktor tersebut dapat dilakukan dengan mendeteksi dini kerusakan biskuit (organoleptik) yang ditunjukkan dengan konsumen mulai tidak menyukai produk serta hilangnya kerenyahan yang disebabkan oleh penyerapan air dari lingkungan (kelembaban udara) atau transfer masa dari lingkungan sekitar ke dalam produk sehingga tekstur produk menjadi

16 2 lembut (soft) dan lembek (soggy) (Nicholls et al.1995). Salah satu strategi atau teknik untuk mengurangi proses kemunduran mutu biskuit adalah dengan menggunakan kemasan. Bahan kemasan yang baik dan cocok sebagai penghalang kadar air umumnya dapat ditentukan dengan melihat rentang nilai kadar air dan kelembaban relatif keseimbangan produk. Produk biskuit perlu diperhatikan tingkat penambahan kadar airnya, sehingga diperlukan kemasan dengan tingkat permeabilitas yang rendah (Emblem 2000). Penggunaan jenis kemasan dengan tingkat permeabilitas yang berbeda sangat diperlukan untuk mengetahui perlindungan kemasan terhadap produk. Menurut Appendini dan Hotchkiss (2002) kemasan melindungi produk dari kerusakan fisik dan kimia selama distribusi sehingga kualitas terjaga dan meningkatkan keamanan produk. Arpah (2007) menyatakan bahwa kemasan yang baik untuk produk adalah kemasan yang dapat menahan laju permeabilitas uap air, cahaya/sinar, oksigen, dan dapat mencegah reaksi kimia antara kemasan dan produk, sehingga dapat menghambat kemunduran mutu. Perubahan mutu dapat diukur menggunakan perhitungan umur simpan. Biskuit dapat dihitung masa kadaluarsa atau umur simpannya menggunakan metode konvensional (Extended Storage Studies) dan non-konvensional (Accelerate Storage Studies) yaitu metode akselerasi (ASLT). Metode konvensional membutuhkan waktu lama dan biaya yang mahal karena pendugaan umur simpan dilakukan dalam kondisi normal sehari-hari. Hal ini berbeda dengan metode akselerasi yang membutuhkan waktu relatif singkat (Mizrahi 2000), dan memudahkan dalam food labelling (Hough 2006). Accelerated Shelf Life Testing mengacu pada metode yang bisa mengevaluasi stabilitas produk, berbasis pada data yang diperoleh dalam periode yang lebih singkat dari umur simpan yang sebenarnya. Umur simpan atau masa kadaluarsa menjadi salah satu syarat dalam kemasan atau label pangan. Mengingat pentingnya informasi umur simpan bagi konsumen, pendugaan umur simpan biskuit menjadi penting untuk dilakukan. Perumusan Masalah Perlindungan konsumen terhadap bahaya keamanan pangan produk adalah hak konsumen yang sedang ramai dibicarakan. Hal tersebut menjadi permasalahan yang populer karena menyangkut kesehatan konsumen. Tingkat kesadaran yang tinggi oleh konsumen, dan pemerintah akan pentingnya makanan yang berkualitas, sesuai standar, dan aman dikonsumsi menjadi tantangan tersendiri bagi produsen. Pencantuman masa kadaluarsa merupakan salah satu solusi agar konsumen mendapatkan hak-haknya. Biskuit sebagai produk kering sangat rentan terhadap perubahan lingkungan terutama yang menyangkut kelembaban karena mempengaruhi mutu produk. Perubahan mutu terjadi sehingga perlu dihitung umur simpannya agar diketahui batas layak konsumsi. Undang-undang Republik Indonesia nomor 18 tahun 2012 tentang pangan pada bab VIII tentang label dan iklan pangan pasal 96 poin 1 tertera bahwa pemberian label pangan bertujuan untuk memberikan informasi yang benar dan jelas kepada masyarakat tentang setiap produk pangan yang dikemas sebelum membeli dan/atau mengkonsumsi pangan. Diperkuat dengan pasal 7 ayat 1 yaitu

17 3 setiap orang yang memproduksi pangan di dalam negeri untuk diperdagangkan wajib mencantumkan label di dalam dan/atau pada kemasan pangan. Melalui penelitian ini, umur simpan dapat diketahui dan menjadi acuan, serta informasi masa kadaluarsa sebagai salah satu penjamin keamanan pangan. Tujuan Penelitian Tujuan umum penelitian yaitu menduga umur simpan produk biskuit KPI dan Spirulina platensis. Tujuan khusus penelitian ini meliputi: 1) Menentukan model kurva sorpsi isotermis terbaik produk biskuit. 2) Menentukan kemasan terbaik produk biskuit. Manfaat Penelitian Manfaat penelitian yaitu memberikan informasi kepada masyarakat tentang masa kadaluarsa pangan, memberikan informasi kemasan terbaik untuk biskuit, dan mengetahui umur simpan sebagai salah satu syarat keamanan pangan. Ruang Lingkup Penelitian Ruang lingkup penelitian ini yaitu pembuatan KPI dan biskuit, penentuan parameter utama kerusakan biskuit, dan pendugaan umur simpan biskuit yang meliputi penentuan kadar air awal, penentuan kadar air kritis, penentuan kadar air kesetimbangan, penentuan aktivitas air, penentuan kurva sorpsi isotermis, pembuatan model sorpsi isotermis, evaluasi model, serta penentuan permeabilitas kemasan. METODE Waktu dan Tempat Penelitian dilaksanakan pada bulan Oktober 2013 sampai dengan Juli 2014 di Laboratorium Preservasi dan Pengolahan Hasil Perairan, Laboratorium Biokimia Hasil Perairan, Laboratorium Organoleptik, Laboratorium Karakteristik Bahan Baku, Laboratorium Pengolahan Pangan, Laboratorium THT, SEAFAST Center, dan Laboratorium Pengujian Kemasan Pusat Pengujian Mutu Barang Kementerian Perdagangan RI. Bahan Pembuatan biskuit menggunakan bahan KPI nila hitam, tepung sagu, garam, baking powder, vanili, mentega, telur, susu skim, tepung gula, dan Spirulina

18 4 platensis. Bahan KPI meliputi daging ikan nila hitam (Oreochromis niloticus), etanol PA 96%, dan aquades. Analisis umur simpan menggunakan 11 jenis garam yaitu NaOH, K 2 SO 4, KI, KCl, KNO 3, NaCl, BaCl 2, MgCl 2, NaBr, NaNO 2, dan K 2 CO 3, aquades sebagai pelarut, kemasan retort pouch (kemasan multilayer PET 12/nilon/aluvo 7/LLDPE 40), Polypropylene, dan High Density Polyethylene. Alat Alat yang digunakan dalam pembuatan KPI meliputi kain belacu, pisau, talenan, wadah/baskom, pengaduk, toples 2L, cabinet dryer, dan disk mill. Pembuatan biskuit menggunakan pengaduk, mixer, pencetak adonan, dan oven. Pendugaan umur simpan menggunakan toples modifikasi (terdapat meja kaca di dalam toples), pengaduk kaca, sudip, timbangan analitik, cawan melamin, vaselin, dan timbangan analitik. Pengujian kadar air menggunakan alat oven (drying oven DV41 Yamato) buatan Jepang, Uji tekstur menggunakan texture analyzer (TA- XT2i) buatan Jepang. Uji permeabilitas kemasan menggunakan Moisture Previous Cup merek Odawa Seiki, dan pengujian aktivitas air menggunakan alat a w meter merek Novasina Ms 1 buatan Swiss. Tahap Penelitian Penelitian dilakukan menjadi empat tahap yaitu pembuatan konsentrat protein ikan, pembuatan biskuit berbasis konsentrat protein ikan dan Spirulina platensis, penentuan parameter utama kerusakan biskuit, dan perhitungan umur simpan biskuit. Pembuatan konsentrat protein ikan (Santoso et al. 2008) Pembuatan Konsentrat Protein Ikan (KPI) menggunakan bahan baku ikan nila. Ikan dibuat fillet yaitu dipisahkan antara daging dan tulang serta kulit. Daging digiling dengan menggunakan food processor sampai lembut. Selanjutnya daging diekstrak menggunakan etanol PA 96% (1:3) pada suhu 5 ºC selama 20 menit dengan cara diaduk, kemudian disaring menggunakan kain belacu sehingga terpisah antara natan dan supernatan. Natan tersebut diekstrak kembali sebanyak tiga kali dengan pelarut yang sama. Natan yang sudah diekstrak dikeringkan menggunakan alat cabinet dryer pada suhu 40 ºC selama 4 jam kemudian dilakukan penepungan menggunakan alat disk mill sehingga diperoleh tepung konsentrat protein ikan. Diagram alir pembuatan KPI dapat dilihat pada Gambar 1.

19 5 Gambar 1Diagram alir pembuatan Konsentrat Protein Ikan (KPI) Pembuatan biskuit Pembuatan biskuit fortifikasi KPI dan Spirulina platensis diawali dengan memasukkan telur 25 g, tepung gula 30 g, dan mentega 25 g ke dalam wadah kemudian pengocokan menggunakan mixer selama 15 menit. Selanjutnya penambahan tepung sagu 100 g, susu bubuk cream 17 g, vanili, baking powder, dan garam masing-masing 1 g, KPI 20 g, dan Spirulina platensis 9 g. Bahanbahan tersebut dilakukan pengadonan sampai kalis, kemudian pencetakan adonan menjadi biskuit. Adonan yang telah dicetak dilakukan pemanggangan dalam oven pada suhu 110 ºC selama 15 menit. Diagram alir pembuatan biskuit disajikan pada Gambar 2.

20 6 Gambar 2 Diagram alir pembuatan biskuit KPI dan Spirulina platensis Penentuan parameter utama kerusakan biskuit (Lawless dan Heyman 2010) Penentuan kerusakan biskuit dilakukan dengan pengujian organoleptik oleh 30 panelis dengan pengujian rating pada parameter tekstur (kerenyahan). Uji rating yang dilakukan menggunakan skala 1 (sangat tidak renyah) sampai dengan 7 (sangat renyah) dan uji hedonik menggunakan skala 1-9 dengan nilai 1 (sangat tidak suka) dan nilai 9 (sangat suka). Penentuan ini dengan melihat kesukaan panelis pada tekstur biskuit. Pengujian rasa, bau, dan warna tidak dilakukan karena parameter yang paling kritis pada produk kering (biskuit) adalah kerenyahan akibat uap air yang masuk dari lingkungan ke dalam produk. Contoh kuisioner dapat dilihat pada Lampiran 1 dan 2. Pendugaan umur simpan (Labuza 1982) Pendugaan umur simpan biskuit menggunakan metode Labuza dengan pendekatan kadar air kritis yaitu pendekatan kurva sorpsi isotermis. Pendekatan dengan kurva ini dapat dihitung menggunakan persamaan Labuza (1982): θ = ln( m m )/(m m ) ( ) ( ) Keterangan: θ = waktu untuk mencapai kadar air kritis atau umur simpan (hari) m e = kadar air kesetimbangan produk (gh 2 O/g padatan) m o = kadar air awal produk (gh 2 O/g padatan) m c = kadar air kritis produk (gh 2 O/g padatan) k/x = konstanta permeabilitas uap air kemasan (g/m 2 hari mmhg)

21 7 A = luas permukaan kemasan (m 2 ) Ws = bobot padatan per kemasan (g) Po = tekanan uap air pada ruang penyimpanan (mmhg) b = kemiringan kurva sorpsi isotermis Prinsip utama dari model pendekatan kadar air kritis adalah menentukan kadar air kesetimbangan (Me) biskuit yang disimpan pada berbagai RH. Hubungan data kadar air kesetimbangan biskuit dengan RH tempat penyimpanan biskuit akan dihasilkan kurva sorpsi isotermis produk biskuit. Kurva sorpsi isotermis digunakan untuk mengetahui pola penyerapan uap air biskuit dari lingkungan, sehingga umur simpan biskuit dapat ditentukan. Diagram alir penelitian umur simpan biskuit disajikan pada Gambar 3. Biskuit Penentuan parameter utama kerusakan biskuit Penentuan kadar air awal Penentuan kadar air kritis dan tekstur kritis Penentuan kadar air kesetimbangan Penyimpanan produk pada suhu ruang rentang waktu 1 jam selama 5 jam Pengujian organoleptik, tekstur, dan kadar air Penyimpanan produk pada desikator modifikasi RH Pengujian nilai aktivitas air Penentuan kurva sorpsi isotermis Penentuan model sorpsi isotermis Evaluasi model Perlakuan jenis kemasan: - Retort Pouch (PET 12 nilon/aluvo 7/ LLDPE 40 - PP - HDPE Penentuan permeabilitas, luas, dan bobot padatan per kemasan, slope, dan tekanan uap air Perhitungan umur simpan biskuit Nilai kemasan dan umur simpan biskuit Gambar 3 Diagram alir penelitian pendugaan umur simpan biskuit Prosedur Perhitungan Variabel Umur Simpan Penentuan model dan kurva sorpsi isotermis (Labuza 1982) Pendekatan model kurva isoterm sorpsi air (ISA) dilakukan untuk mengetahui nilai kadar air kesetimbangan (Me) pada kelembaban relatif (RH) dan slope kurva (b). Labuza dan Bilge (2007) menyatakan bahwa aktivitas air suatu

22 8 bahan pangan dapat dihitung dengan membandingkan tekanan uap air bahan (P) dengan tekanan uap air murni (Po) pada kondisi sama atau dengan membagi ERH lingkungan dengan nilai 100. Rumus a w tersebut sebagai berikut: a = P Po = ERH 100 Keterangan: a w = Aktivitas air P = Tekanan parsial uap air bahan (mmhg) P o = Tekanan uap air murni dalam suhu yang sama (mmhg) ERH = Kelembaban relatif setimbang Model persamaan ISA dihitung untuk memperoleh nilai kemulusan kurva tinggi. Penelitian ini menggunakan lima model yang dapat menjelaskan fenomena ISA secara teoritis dan empiris yaitu model Hasley (Arpah 2007), Chen-Clayton (Arpah 2007), Henderson (Labuza dan Bilge 2007), Caurie (Fontana 2007), dan Oswin (Labuza dan Bilge 2007). Kelima model selanjutnya dilinierisasi untuk mempermudah mendapat nilai slope (Labuza dan Bilge 2007) dan mempermudah dalam perhitungan (Arpah 2007). Rumus masing-masing model sebagai berikut: Model persamaan Hasley : a w = exp[-p1/(m e )P2] Model persamaan Caurie : ln m e = ln P1-P2*a w Model persamaan Handerson : 1-a w = exp(-km n e ) Model persamaan Oswin : me = P1[a w /(1-a w )] P2 Model persamaan Chen-Clayton : a w = exp[-p1/exp(p2*m e )] Keterangan: m e = kadar air kesetimbangan a w = aktivitas air K dan n = konstanta P1 dan P2 = konstanta Persamaan tersebut selanjutnya dilinierisasikan sebagai berikut: Model persamaan Hasley (y = a + bx) y = log[ln(1/a w )] x = log m e a = log P1 b = P2 log[ln(1/a w )] = log P1 P2 log m e Persamaan Caurie (y = a + bx) ln m e = ln P1 P2 a w y = ln m e x = a w a = ln P1 b = P2

23 9 Persamaan Henderson (y = a + bx) y = log[ln(1/(1/a w ))] x = log m e a = log K b = n log[ln(1/(1/a w ))] = log K + n log m e Persamaan Oswin (y = a + bx) y = ln m e x = ln[a w /(1-a w )] a = ln P1 b = P2 Persamaan Chen Clayton (y = a + bx) ln m e = ln P1 + P2 ln[a w /(1-a w )] ln[ln(1/a w )] = ln P1 P2 m e y = ln[ln(1/a w )] x = m e a = ln P1 b = P2 Menurut Cirife dan Iglesias (1978) diacu dalam Arpah (2007) model Caurie berlaku untuk kebanyakan bahan pangan pada selang a w 0,0-0,85. Model persamaan Handerson mengemukakan persamaan yang menggambarkan hubungan antara kadar air kesetimbangan bahan pangan dengan kelembaban relatif ruang simpan. Persamaan ini berlaku untuk bahan pangan pada semua aktivitas air dan merupakan salah satu persamaan yang paling banyak digunakan pada bahan kering. Model Chen Clayton berlaku untuk bahan pangan pada semua aktivitas air. Model persamaan Oswin berlaku untuk bahan pangan pada RH 0-85%. Model Hasley dapat digunakan untuk bahan makanan dengan kelembaban relatif 10-81%. Evaluasi model (Cassini et al. 2006) Evaluasi model dilakukan untuk mengetahui ketepatan dari beberapa model yang digunakan dalam penghitungan kurva ISA hasil percobaan. Penghitungan menggunakan rumus: MRD = 100 n Mpi Mi Mi Keterangan: MRD = Penentuan nilai relatif rata-rata Mi = Kadar air percobaan tiap RH Mpi = Kadar air hasil perhitungan setiap model N = Jumlah data Nilai MRD digunakan untuk menggambarkan tepat atau tidak tepat model ISA tersebut dengan keadaan yang sebenarnya di alam. Nilai MRD < 5 menunjukkan model ISA sangat tepat atau dapat mewakili keadaan di alam. Jika Nilai 5 MRD 10 menunjukkan model ISA agak tepat dengan keadaan

24 10 lingkungan yang sebenarnya, dan jika nilai MRD > 10 model ISA dianggap tidak tepat dengan keadaan yang sebenarnya. Penentuan nilai slope kurva ISA (Labuza 1982) Nilai slope (b) kurva ISA didapatkan dari daerah linier yang diambil antara daerah kadar air awal dan kadar air kritis. Kurva ISA yang digunakan merupakan model ISA yang terpilih. Kurva hubungan antara nilai aktivitas air dengan kadar air kesetimbangan menghasilkan persamaan y = a + bx, nilai b tersebut merupakan nilai slope kurva ISA. Prosedur Analisis Analisis yang dilakukan dalam penelitian ini meliputi analisis kadar air, penentuan kadar air kritis, pengujian tekstur, pengujian organoleptik, pengujian aktivitas air, penentuan kadar air kesetimbangan, penentuan model dan kurva sorpsi isotermis, evaluasi model, penentuan nilai slope isoterm sorpsi air, pengujian kemasan, dan pendugaan umur simpan. Analisis kadar air (AOAC 2005 nomor ) Metode analisis kadar air dilakukan untuk menentukan kadar air awal dan kadar air kritis produk. Cawan kosong dikeringkan dengan oven pada suhu ºC selama 30 menit, kemudian didinginkan dalam desikator. Cawan ditimbang hingga beratnya konstan, selanjutnya 5 g sampel diletakkan ke dalam cawan. Sampel dipanaskan pada suhu 105 ºC selama 6 jam. Didinginkan dalam desikator dan ditimbang. Penghitungan kadar air menggunakan rumus berikut: Kadar air (%) = b c b a x100% Keterangan: a = berat cawan porselen kosong (g) b = berat cawan dengan sampel (g) c = berat cawan porselen dengan sampel setelah pemanasan (g) Analisis kadar abu (AOAC 2005 nomor ) Cawan kosong dikeringkan dengan oven pada suhu 105 ºC selama 30 menit, kemudian didinginkan dalam desikator. Cawan ditimbang hingga beratnya konstan, selanjutnya masukkan 5g sampel ke dalam cawan. Sampel dipijarkan pada suhu 105 ºC sampai sampel tak berasap. Selanjutnya cawan dimasukkan dalam tanur pada suhu 600 ºC selama 6 jam. Proses pengabuan dilakukan sampai abu berwarna putih. Cawan didinginkan dalam desikator dan ditimbang. Penghitungan kadar abu menggunakan rumus sebagai berikut: Kadar abu (%) = b c b a x 100%

25 11 Keterangan: a= berat cawan porselen kosong (g) b= berat cawan porselen dengan sampel (g) c= berat cawan dengan sampel setelah dikeringkan (g) Analisis kadar protein (AOAC 2005 nomor ) Terdapat tiga tahap dalam melakukan analisis kandungan protein pada sampel yaitu destruksi, destilasi, dan titrasi. Tahap destruksi dilakukan dengan menimbang 1g sampel, masukkan dalam labu kjeldal. Setengah butir kjeltab dimasukkan dalam tabung dan ditambahkan 10 ml H 2 SO 4. Tabung tersebut dipanaskan pada suhu 400 ºC. Proses destruksi dilakukan selama satu jam ditunjukkan dengan larutan menjadi hijau bening. Sampel dan larutan akan memadat, kemudian dicairkan dengan aquades 100 ml. Tahap selanjutnya yaitu proses destilasi, 10 ml larutan hasil dekstrusi ke dalam labu destilasi, tambahkan larutan NaOH 40% sebanyak 10 ml. Cairan dalam tabung kondensor ditampung dalam erlenmeyer 250 ml yang berisi 10 ml asam borat. Destilasi dilakukan sampai larutan asam borat yang berwarna merah berubah menjadi warna biru. Tahap terakhir yaitu titrasi, yaitu meneteskan HCl 0,1028 N ke larutan asam borat sampai merubah warna menjadi warna semula asam borat. Penghitungan kadar protein menggunakan rumus berikut: Nitrogen (%) = (ml HCl sampel ml HCl blanko) x N HCl x 14 x 100% mg sampel Kadar protein (%) = Nitrogen(%) x faktor konversi (6,25) Analisis kadar lemak (AOAC 2005 nomor ) Sampel 5g dibungkus dengan kertas saring dan masukkan dalam selongsong lemak, kemudian masukkan dalam labu lemak yang telah ditimbang sambungkan dengan tabung soxhlet dan siram dengan pelarut lemak. Tabung ekstraksi dipasang pada alat destilasi soxhlet, panaskan pada suhu 40 ºC selama 6 jam. Pelarut lemak didestilasi sampai semua pelarut menguap. Pelarut tertampung dalam tabung soxhlet dan dikeluarkan. Labu lemak dikeringkan dalam oven pada suhu 105 ºC, didinginkan dalam desikator dan ditimbang sampai beratnya konstan. Penghitungan kadar lemak menggunakan rumus sebagai berikut: Keterangan: w 1 = Berat sampel (g) w 2 = Berat labu lemak tanpa lemak (g) w 3 = Berat labu lemak dengan lemak (g) Kadar lemak (%) = w 3 w 2 w x 100% Analisis antioksidan (Aranda et al. 2011) Pengujian aktivitas antioksidan dilakukan dengan menggunakan radikal bebas DPPH (2,2-DiPhenyl-1-Picryl-Hydrazyl) secara spektrofotometri. Pertama, ekstrak dilarutkan kembali dalam etanol (1 mg/ml) dengan konsentrasi yang

26 12 berbeda dari masing-masing ekstrak yang digunakan (400, 200, 100, 50, 25 dan 12,5 μg/ml). Dalam total volume 1 ml, campuran uji mengandung 500 μl larutan ekstrak dan 500 μl DPPH (125 μm dalam etanol). Campuran uji kemudian didiamkan pada suhu kamar selama 30 menit dalam keadaan gelap. Absorbansi kemudian diukur pada panjang gelombang 517 nm. Aktivitas antioksidan dengan menggunakan DPPH dihitung dengan menggunakan rumus : Aktivitas penangkapan radikal (%) = (Absorbansi kontrol -Absorbansi sampel) x100 % Absorban kontrol Penentuan kadar air kritis ( Critical moisture) Penentuan kadar air kritis dilakukan dengan menyimpan produk biskuit tanpa kemasan pada suhu ruang atau kamar (30 ± 1 C) selama 5 jam dengan selang 1 jam dilakukan pengambilan sampel untuk pengujian rating dan hedonik menurut Lawless dan Heymann (2010) serta uji kadar air dengan metode AOAC (2005). Data kadar air dan nilai kerenyahan masing-masing sampel yang telah diberi perlakuan waktu penyimpanan, selanjutnya diplotkan dengan hasil uji organoleptik masing-masing sampel pada setiap perlakuan penyimpanan, sehingga diperoleh grafik yang menunjukkan hubungan antara nilai uji hedonik dengan nilai kadar air dan hubungan antara nilai uji hedonik dengan nilai kerenyahan. Hubungan tersebut dinyatakan dalam persamaan regresi linier. Kadar air kritis dapat diperoleh dari persamaan regresi linier yang menghubungkan nilai uji organoleptik dengan nilai kadar air. Kadar air kritis ditentukan pada saat nilai uji organoleptik bernilai 3, yaitu pada skala tidak renyah. Selain itu, nilai kerenyahan pada saat kadar air kritis tercapai juga ditentukan dari persamaan regresi yang menghubungkan nilai uji organoleptik dengan nilai kerenyahan yaitu pada saat nilai uji organoleptik bernilai 3. Pengujian tekstur Analisis tekstur secara obyektif dilakukan dengan menggunakan alat Texture Analyzer TA-XT2i yang telah dilengkapi dengan sistem komputerisasi. Pengukuran dilakukan dengan terlebih dahulu mengatur program Texture Analyzer. Pengaturan alat TA-XT2i untuk pengukuran tekstur sebagai berikut: Mode : Pengukuran gaya dalam tekanan Pilihan : Kembali ke awal Pra-tes kecepatan : 1.0 mm/s Tes kecepatan : 1.0 mm/s Pasca-tes kecepatan : 1.0 mm/s Jarak : 4 mm Tipe Trigger : auto 5 g Tingkat akuisisi data : 200 pps Tingkat kalibrasi : 20.0 mm Peralatan : 2 mm silinder probe (P/2) menggunakan 25 kg sel beban Pengaturan tes: Sampel ditempatkan pada piringan kosong dan probe uji penetrasi dimulai. Tekstur biskuit diukur pada setiap perlakuan penyimpanan dengan menggunakan alat Texture Analyzer TA-XT2i. Sampel ditekan oleh probe silinder

27 13 dengan kecepatan 1 mm/s dengan ukuran probe silinder yang digunakan adalah 2 mm. Setiap tekanan yang diberikan akan menghasilkan sebuah kurva yang menunjukkan profil tekstur dari produk tersebut. Puncak (peak) pertama yang terbentuk pada kertas grafik merupakan titik patah atau nilai kerenyahan dari tekstur produk yang diuji, sedangkan titik tertinggi yang terbentuk merupakan titik kekerasan. Nilai kerenyahan tersebut dinyatakan dalam satuan gram force (gf). Komputer akan membaca nilai yang keluar dari alat Texture Analyzer. Pengujian nilai aktivitas air menggunakan metode instrumental (Cauvin dan Young 2008) Pengujian aktivitas air dilakukan menggunakan alat a w meter dengan merek Novasina Ms1. Dilakukan kalibrasi terlebih dahulu sebelum pengukuran dimulai. Biskuit ditumbuk hingga halus menggunakan mortar, kemudian dimasukkan ke dalam plate tempat pengukuran secukupnya dan ditutup. Selanjutnya plate dimasukkan ke dalam tabung plate dan dilakukan pengukuran selama 10 menit. Alat ini menggunakan chilled-mirror (kondensasi) metode higrometer atau chilled-mirror metode titik uap yang akan mendeteksi suhu uap udara dalam kesetimbangan. Suhu sampel diukur menggunakan IR thermometry yaitu sebuah mikroprosessor yang berfungsi sebagai sistem penerima data kontrol, kemudian dikonversi pada dua pengukuran yaitu nilai tekanan uap air dan menghitung perbandingannya menjadi nilai a w sampel. Penentuan kadar air kesetimbangan (Arpah 2007) Penentuan kadar air kesetimbangan diawali dengan melarutkan garam tertentu hingga jenuh atau tidak larut kembali. Larutan garam diaduk dan ditambahkan sedikit demi sedikit hingga jenuh. Kelebihan garam pada wadah dan tidak dapat larut menandakan larutan telah jenuh (Acharjee et al. 2011). Garam yang digunakan adalah NaOH, NaCl, BaCl 2, NaNO 2, K 2 CO 3, K 2 SO 4, KI, NaBr, KNO 3, MgCl 2, dan KCl (Tabel 1). Sebanyak 100 ml larutan garam jenuh dimasukkan kedalam desikator yang dimodifikasi untuk mengatur RH ruangan (desikator modifikasi). Sekitar 2-5 g sampel biskuit diletakkan pada cawan porselin yang telah diketahui beratnya. Cawan berisi sampel tersebut diletakkan di dalam desikator yang telah berisi larutan garam jenuh. Desikator kemudian disimpan pada suhu ruang (30 ± 1 C) dan sampel ditimbang secara periodik setiap 24 jam hingga mencapai bobot yang konstan yang berarti kadar air kesetimbangan telah tercapai (Arpah 2007). Tabel 1 Kelembaban relatif larutan garam No Larutan garam jenuh RH (%) 1 NaOH (natrium hidroksida) 6,90 2 MgCl 2 (magnesium klorida) 32,4 3 K 2 CO 3 (potassium karbonat) 43,0 4 NaBr (natrium bromida) 57,5 5 NaNO 2 (natrium nitrit) 64,0 6 KI (potassium iodida) 69,0 7 NaCl (natrium klorida) 75,5 8 KCl (potassium klorida) 84,0 9 BaCl 2 (barium klorida) 90,3 10 KNO 3 (potassium nitrat) 93,0 11 K 2 SO 4 (potassium sulfat) 97,0 Sumber: Julianti et al. (2005)

28 14 Penentuan permeabilitas uap air kemasan (ASTM 1995) Penentuan permeabilitas uap air kemasan dilakukan dengan menggunakan cawan Moisture previous cup. Prosedur dimulai ketika dilakukan pembersihan pada cawan. Selanjutnya silika gel dimasukkan secara merata sampai tingginya kurang lebih 1,25 inchi atau 6 mm ke dalam cawan. Pemotongan kemasan dilakukan mengikuti bentuk dari cawan. Kemasan diletakkan di atas permukaan cawan dan direkatkan bagian sisinya dengan menggunakan parafin agar tidak ada celah udara yang masuk ke dalam cawan. Kemudian cawan ditimbang perubahan bobotnya selama 5 hari. Setelah 5 hari dilakukan perhitungan nilai laju transmisi uap air (WVTR). Laju transmisi uap air dihitung dengan persamaan sebagai berikut: Keterangan: WVTR = G ta WVTR = Laju transmisi uap air (g/m 2 hari) G = Perubahan bobot cawan (g) t = Waktu pengukuran (hari) A = Luas cawan (m 2 ) Nilai permeabilitas uap air kemasan (k/x) ditentukan dengan membagi nilai WVTR dengan hasil kali Po dan rh. k x = WVTR Po. rh Keterangan: Po = Tekanan uap air murni (mmhg) rh = Kelembaban relatif Penentuan berat padatan per kemasan dan luas kemasan Luas kemasan primer (A) yang digunakan dihitung dengan mengalikan panjang (P) dengan lebar kemasan (l). Berat produk awal (Wo) dalam satu kemasan ditimbang dan dikoreksi dengan kadar air awalnya (Mo) dan selanjutnya dinyatakan sebagai berat padatan per kemasan (Ws). Ws = W x (% solid/100) Solid (%) = (1-(Mo/(1+Mo)) x 100 Analisis data umur simpan Data lama penyimpanan dengan kadar air dan aktivitas air dianalisis dengan menggunakan analisis regresi linier sederhana (satu peubah bebas). Peubah bebas adalah peubah yang nilainya tidak tergantung pada peubah lain. Lama penyimpanan merupakan peubah bebas, sedangkan kadar air dan aktivitas air merupaka peubah terikat. Persamaan regresi linier yang digunakan adalah: Keterangan: y = nilai peubah terikat a = konstanta b = kemiringan kurva x = nilai peubah bebas y = a + bx

29 15 Nilai kadar air kritis dapat ditentukan dari persamaan regresi linier yang menghubungkan aktivitas air dengan nilai kadar air. Nilai kadar air kritis dan nilai aktivitas air pada saat kadar air kritis tercapai ditentukan ketika skor organoleptik dari produk sudah mencapai angka di bawah 3. Pengujian selanjutnya pada pendugaan umur simpan menggunakan model Labuza dan beberapa model pendekatan ISA lainnya. HASIL DAN PEMBAHASAN Karakteristik Konsentrat Protein Ikan Nila, Spirulina platensis, dan Biskuit Tipe KPI dapat ditentukan dengan empat parameter yaitu kadar air, kadar protein, kadar lemak, dan organoleptik (aroma). Konsentrat protein ikan nila yang digunakan dalam penelitian ini tergolong dalam tipe A dengan nilai kadar air 7,27%, kadar protein 79,10%, kadar lemak 0,31%, dan aroma dengan nilai 2,90. Windsor (2008) menyatakan konsentrat protein ikan dibagi menjadi 3 tipe, yaitu tipe A, tipe B, dan Tipe C. Tipe A, hampir tidak berbau, berasa, dan memiliki total lemak maksimum 0,75%. Tipe B, berbau amis dan memiliki total lemak maksimum 3%. Tipe C, digunakan untuk pakan ikan, namun tetap diproduksi dalam kondisi yang higienis dan memiliki total lemak maksimum 10%. Bahan penambah gizi biskuit lainnya yaitu Spirulina platensis. Komposisi proksimat Spirulina platensis kering dapat dilihat pada Tabel 2. Tabel 2 Karakteristik Spirulina platensis kering Komposisi Spirulina platensis Basis basah (%) Basis kering (%) Air 4,28±0,03 - Protein 61,06±0,05 63,74±0,05 Lemak 0,14±0,07 0,14±0,07 Abu 5,99±0,12 6,25±0,12 Karbohidrat (by difference) 28,53±0,13 29,87±0,13 Konsentrat protein ikan dan Spirulina platensis selanjutnya digunakan sebagai bahan pembuatan biskuit. Karakteristik biskuit menggunakan enam parameter yaitu kadar air, kadar abu, kadar lemak, kadar protein, kadar karbohidrat dan aktivitas antioksidan. Nilai parameter tersebut disajikan pada Tabel 3. Tabel 3 Karakteristik biskuit terbaik Analisis kimia Biskuit KPI dan Spirulina platensis (%) SNI (%) Kadar air 1,13 Max 5 Kadar abu 2,66 Max 1,5 Kadar lemak 15,21 Min 9,5 Kadar protein 15,87 Min 9 Kadar karbohidrat (by difference) 65,14 Min 70 Aktivitas antioksidan (ppm) >1000

30 16 Karakteristik biskuit KPI dan Spirulina platensis telah sesuai dengan standar nasional Indonesia, kecuali kadar abu yang melebihi batas maksimal yang ditetapkan. Tingginya nilai kadar abu dipengaruhi oleh penambahan Spirulina platensis yang memiliki kandungan mineral seperti Na, Ca, K, P, Mg, S, Fe, Mn, Zn, Cu,dan Cr (Moreira et al. 2013). Parameter Utama Kerusakan Biskuit Parameter utama kerusakan biskuit ditentukan dengan melalui metode kuisioner pada 30 panelis secara acak. Parameter utama kerusakan biskuit disajikan pada Gambar 4. Persentase panelis (%) Warna Rasa Aroma Tekstur Parameter Gambar 4 Parameter kerusakan biskuit Panelis (80%) menyatakan tekstur sebagai parameter utama penurunan mutu biskuit, dan masing-masing 10% memilih parameter rasa dan aroma, serta tidak ada yang memilih parameter warna. Kusnandar et al. (2010) mengungkapkan penentuan nilai kadar air kritis dalam atribut sensori yang paling penting yaitu saat hilangnya tekstur renyah. Hilangnya tekstur renyah dipengaruhi oleh penyerapan uap air dari lingkungan ke dalam produk, sehingga produk menjadi lembab. Hasil tersebut sesuai dengan pernyataan Man (2002) bahwa perubahan mutu biskuit dipengaruhi oleh hilangnya kerenyahan karena penambahan kadar air. Kadar Air Awal (Initial Moisture) Kadar air biskuit merupakan parameter penting dalam pendugaan umur simpan. Nilai kadar air awal biskuit sebesar 0,0113 g H 2 O/g padatan. Menurut Kaur et al. (2014) biskuit komersial memiliki nilai kadar air sebesar 0,0301 g H 2 O/g padatan. Biskuit KPI dan Spirulina platensis memiliki nilai kadar air yang lebih rendah dibandingkan biskuit komersial. Hal tersebut dapat dipengaruhi oleh komposisi dan jenis bahan yang digunakan yaitu penggunaan tepung sagu dan

31 17 konsentrat protein ikan, serta penambahan Spirulina platensis. Cauvain dan Young (2008) menyatakan bahwa tepung terigu memiliki kapasitas penyerapan air yang lebih tinggi dibandingkan tepung yang lain, sehingga nilai kadar air menjadi lebih tinggi. Nilai kadar air biskuit telah memenuhi standar yang ditetapkan yaitu kurang dari 5% (BSN 2011). Kadar Air Kritis (Critical Moisture) Pengujian kadar air kritis dilakukan dengan mencari titik kritis produk, pengujian organoleptik (uji hedonik), pengujian kerenyahan secara obyektif dan subyektif, serta pengujian kadar air. Kerenyahan biskuit diukur menggunakan uji kadar air, uji rating (kerenyahan) secara subyektif, uji hedonik, serta diperkuat dengan pengujian kerenyahan yang diukur menggunakan alat Texture analyzer. Hasil uji kadar air, nilai dan skor kerenyahan, serta skor hedonik selama periode pengamatan produk biskuit disajikan pada Tabel 4. Tabel 4 Nilai kadar air, kerenyahan, skor kerenyahan, dan nilai hedonik Jam ke- Nilai kadar air (gh 2 O/g padatan) Nilai kerenyahan (gf) Skor kerenyahan Skor hedonik 0 0,0113 ± 0, ,57 6,13 8,67 1 0,0349 ± 0, ,23 5,93 7,83 2 0,0424 ± 0, ,67 5,17 7,57 3 0,0529 ± 0, ,17 3,37 5,37 4 0,0606 ± 0, ,73 2,33 3,00 5 0,0772 ± 0, ,12 1,67 2,87 Data Tabel 4 menunjukkan bahwa selama periode pengamatan (jam ke- 0 sampai jam ke- 5) terjadi penurunan skor hedonik, nilai dan skor kerenyahan secara berturut-turut yaitu 8,67 menjadi 2,87; 363,57 gf menjadi 70,12 gf; dan 6,13 menjadi 1,67. Hal tersebut menunjukkan bahwa kerenyahan biskuit semakin menurun seiring dengan lamanya waktu penyimpanan. Kusnandar et al. (2010) menyatakan bahwa skor kerenyahan biskuit dari jam ke-0 memiliki nilai 6,3 menjadi 1,8 pada jam ke-5. Sebaliknya terjadi peningkatan pada kadar air produk yaitu sebesar 0,0113 g H 2 O/g padatan jam ke-0 menjadi 0,0772 g H 2 O/g padatan pada jam ke-5. Keadaan tersebut diduga sifat produk kering (biskuit) menyerap uap air dari lingkungan ke dalam produk (adsorpsi) sehingga kadar air biskuit bertambah. Selanjutnya kadar air biskuit diubah menjadi log kadar air dan dihubungkan dengan skor hedonik yang disajikan pada Gambar 5. Hubungan antara log kadar air dengan skor hedonik didapatkan persamaan y = -0,113x 0,739 dengan nilai R 2 0,766. Nilai kadar air kritis diperoleh dengan memplotkan x = 3 pada persamaan sehingga didapatkan nilai kadar air kritis 0,0836 g H 2 O/ g padatan. Hubungan skor hedonik dan skor kerenyahan dengan lama penyimpanan disajikan pada Gambar 6.

32 18 Log kadarair (g H2O/gpadatan) 0-0,5-1 -1,5-2 -2,5 y = -0,113x - 0,739 R² = 0,766-1,0 1,0 3,0 5,0 7,0 9,0 Skor hedonik Gambar 5 Kurva hubungan antara log kadar air dengan skor hedonik Skor hedonik y = -1,245x + 9,114 R² = 0, Skor kerenyahan y = -0,998x + 6,595 R² = 0, Lama penyimpanan (Jam) Lama penyimpanan (Jam) Gambar 6 Hubungan antara lama penyimpanan dengan skor hedonik dan skor kerenyahan Gambar 6 menunjukkan bahwa skor hedonik dan skor kerenyahan dipengaruhi oleh lama penyimpanan. Hal tersebut terjadi karena nilai uap air (kadar air) pada produk biskuit lebih rendah dari lingkungan. Roos (2007) menyatakan bahwa produk akan mencapai zona kritis seiring dengan lama penyimpanan yang disebabkan oleh proses adsorbsi dari lingkungan ke dalam produk. Penyerapan kadar air tersebut mengakibatkan produk menjadi melempem dan tidak disukai. Nilai R 2 menunjukkan korelasi antara skor hedonik dan skor kerenyahan dengan lama penyimpanan. Nilai R 2 masing masing sebesar 0,955 dan 0,957 yang mengartikan bahwa 95,5% dan 95,7% dari variasi persamaan garis regresi yang disebabkan oleh hubungan linier dengan variabel bebasnya telah sesuai dengan keadaan sebenarnya. Semakin tinggi nilai tersebut maka semakin baik juga lama penyimpanan dapat menjelaskan skor hedonik dan kerenyahan. Hubungan nilai kerenyahan dengan nilai kadar air disajikan pada Gambar 7.

33 19 Kadar Air (g H 2 O/g padatan) 0,1 0,09 0,08 0,07 0,06 0,05 0,04 0,03 0,02 0,01 0 y = -0,000x + 0,084 R² = 0, Nilai kerenyahan (gf) Gambar 7 Hubungan nilai kerenyahaan dengan kadar air Nilai kerenyahan semakin menurun seiring meningkatnya nilai kadar air produk. Menurut Ministry for Primary Industries New Zealand (2012) bertambahnya kadar air diakibatkan oleh transfer air dari lingkungan ke dalam produk sehingga merubah sifat fisik tekstur. Kadar Air Kesetimbangan Kadar air kesetimbangan diperlukan untuk mendapatkan kurva sorpsi isotermis dalam kondisi suhu dan kelembaban tertentu. Berikut adalah data kadar air kesetimbangan biskuit pada masing-masing RH yang disajikan pada Tabel 5. Tabel 5 Kadar air kesetimbangan (Me) biskuit penyimpanan Garam Me Biskuit (g H 2 O/g padatan) NaOH 0,0801 ± 0,0117 MgCl 2 0,1328 ± 0,0109 K 2 CO 3 0,1779 ± 0,0088 NaBr 0,1785 ± 0,0117 NaNO 2 0,1892 ± 0,0163 KI 0,2162 ± 0,0130 NaCl 0,2518 ± 0,0277 KCl 0,2837 ± 0,0068 BaCl 2 0,2993 ± 0,0085 KNO 3 0,3213 ± 0,0127 K 2 SO 4 0,4426 ± 0,0110 Penentuan kadar air kesetimbangan dilakukan dengan menyimpan produk dalam desikator yang berisi 11 jenis garam yang berbeda tingkat kejenuhannya. Penggunaan 11 garam bertujuan memberikan gambaran secara representatif terhadap setiap RH garam. Selama penyimpanan terjadi proses kenaikan atau penurunan bobot. Proses tersebut merupakan proses adsorbsi atau desorbsi yang bergantung pada kadar air biskuit dan kelembaban relatif pada lingkungan. Proses desorpsi terjadi pada garam natrium hidroksida dengan nilai kadar air 0,0801 g H 2 O/ g padatan yang disebabkan oleh nilai kadar air bahan yang lebih tinggi dari RH lingkungan. Proses adsorpsi terjadi pada semua garam selain

34 20 NaOH dengan nilai kadar air diatas kadar air produk. Menurut Labuza dan Bilge (2007) proses kenaikan uap air pada produk terjadi ketika kelembaban relatif udara lebih tinggi dari kadar air bahan. Semakin tinggi RH penyimpanan (lingkungan), semakin tinggi kadar air kesetimbangan. Hal ini menunjukkan bahwa proses difusi uap air berlangsung lama untuk mencapai kesetimbangan. Proses penentuan kadar air kesetimbangan disajikan pada Gambar 8. Gambar 8 Proses penentuan kadar air kesetimbangan pada penyimpanan suhu ruang Pengujian Nilai Aktivitas Air Aktivitas air merupakan jumlah air bebas yang dapat digunakan mikroba untuk pertumbuhannya. Aktivitas air menggambarkan derajat keterikatan kandungan air dalam pangan dan berperan dalam reaksi kimia dan biokimia (Labuza 1977). Nilai a w berkisar antara 0 1 tanpa satuan. Aktivitas air dapat menggambarkan tingkat kerenyahan produk. Hasil penelitian menunjukkan bahwa biskuit memiliki nilai a w 0,297. Nilai a w akan mempengaruhi kerenyahan produk. Menurut Katz dan Labuza (1981) kerenyahan produk menurun dengan meningkatnya a w produk. Produk akan berubah menjadi melempem (soggy) atau kehilangan kerenyahan apabila a w produk mencapai 0,35 0,5. Perhitungan Variabel Pendugaan Umur Simpan Kurva sorpsi isotermis Kurva sorpsi isotermis menggambarkan hubungan antara aktivitas air (a w ) atau kelembaban relatif kesetimbangan pada ruang penyimpanan dengan kandungan air per gram suatu bahan pangan (Labuza dan Schmidl 1985). Perbedaan kandungan air pada bahan dengan lingkungan menyebabkan transfer uap air dari lingkungan ke produk (adsorpsi) atau dari produk ke lingkungan (desorpsi) (Labuza dan Bilge 2007). Kadar air kesetimbangan yang diperoleh dari