HASIL DAN PEMBAHASAN

Transkripsi

1 IV. HASIL DAN PEMBAHASAN PENELITIAN PENDAHULUAN A. Tepung Koro Benguk Kacang koro benguk adalah tanaman musiman. Pada masa panen, keberadaannya sangat melimpah sehingga harganya jatuh dan pada saat masa tanam keberadaannya sangat langka sehingga harganya melambung tinggi. Pada penelitian ini, dilakukan proses penepungan untuk menjamin ketersediaan dan keamanan bahan baku untuk pembuatan tepung berprotein tinggi. Menurut Fellows (2000) proses penepungan juga berfungsi memperluas bidang permukaan sehingga akan mempermudah pengolahan lebih lanjut. Kulit biji koro benguk lebih tebal dari jenis kacang lainnya sehingga penghilangan lapisan kulit pada koro benguk tidak semudah pada kedelai atau pada kacang-kacangan lain. Pada penelitian ini dilakukan perebusan selama 30 menit untuk memudahkan penghilangan kulit. Sudiyono (2010) melaporkan bahwa perebusan selama 30 menit memudahkan penghilangan kulit koro benguk yang tebal dan keras. Perebusan menyebabkan disintegrasi jaringan dan kerusakan dinding sel sehingga kulit menjadi lunak dan pengulitan mudah dilakukan. Koro benguk memiliki bagian yang dapat dimakan (edible portion) sebesar 95% dari kacang segar utuh (Depkes RI 2004). Jika efisiensi penggilingan sempurna maka akan dihasilkan tepung dengan bobot yang tidak berbeda dengan bobot edible portion. Secara umum, rendemen tepung koro benguk tanpa kulit yang dihasilkan dari perlakuan pendahuluan sebesar 54 69% dari berat total biji koro benguk mentah. Besar kecilnya rendemen tepung bergantung pada efisiensi proses penggilingan yang ditentukan dari kemampuan mesin penggiling. Persentase rendemen dalam pembuatan tepung ini dapat dilihat pada Tabel 4. Tabel 4. Persentase rendemen pembuatan tepung koro benguk berdasarkan koro benguk mentah utuh Perlakuan koro benguk putih Rendemen (%) koro benguk belang Mentah (utuh) Tanpa kulit Tanpa kulit + rebus 30 menit Tanpa kulit + kukus 30 menit Tanpa kulit + rendam 6 jam Tanpa kulit + rendam 12 jam Tanpa kulit + rendam 24 jam Germinasi Dari semua perlakuan pendahuluan, rendemen tepung paling rendah ditemukan pada perlakuan germinasi, yaitu 40%. Rendahnya rendemen tepung disebabkan oleh rendahnya viabilitas perkecambahan koro benguk. Menurut Vidal-Valverde (1998) viabilitas kacang famili Fabaceae sebesar 90%. Namun pada penelitian ini, viabilitas koro benguk tidak lebih dari 50%. Diduga rendahnya viabilitas koro benguk karena kondisi lingkungan yang tidak sesuai. Suatu 24

2 perkecambahan dipengaruhi beberapa faktor seperti suhu, oksigen, cahaya, air, dan dormansi agar memiliki tingkat keberhasilan viabilitas yang tinggi (Urbano et al. 2004). Di samping itu, faktor internal pun menentukan keberhasilan germinasi. Sebagai contoh, terdapat kacang yang mudah dan sulit berkecambah. Selain itu, tingkat keberhasilan germinasi juga dipengaruhi oleh fertilitas dan kualitas kacang setelah pemanenan seperti tingkat kemasakan dan dormansi (Smith 2011). Hal ini menunjukkan bahwa pemanfaatan kecambah koro benguk sebagai tepung akan menghasilkan rendemen yang bervariasi, bergantung pada keberhasilan proses germinasi tersebut. Oleh karena itu rendemen tepung koro benguk yang dikecambahkan tidak dapat diprediksi karena sangat bergantung dari viabilitas kacang koronya. B. Kandungan Asam Sianida sebagai Pembatas Faktor Keamanan Koro benguk secara alami mengandung senyawa toksik glukosida sianogenik yang dapat terurai menjadi asam sianida. Asam sianida dalam dosis tertentu dapat menyebabkan keracunan pada tubuh manusia. Oleh karena itu, keberadaannya dalam bahan pangan diusahakan seminimal mungkin. Pada penelitian ini dilakukan beberapa perlakuan untuk menurunkan kadar senyawa sianida. Data penelitian kadar sianida tepung koro benguk varietas putih (Lampiran 1a), varietas belang (Lampiran 1c), dan hasil analisis ragamnya (Lampiran 1b dan 1d) menunjukkan bahwa perlakuan berpengaruh sangat nyata (p<0.01) terhadap kadar HCN. Tabel 5 menunjukkan kadar sianida pada tepung koro benguk yang dinyatakan sebagai HCN. Tabel 5. Kadar HCN Tepung Koro Benguk Perlakuan Kadar HCN (mg/kg basis kering) koro benguk putih koro benguk belang Mentah (utuh) d c Tanpa kulit d 2.95 b Tanpa kulit + rebus 30 menit c 2.32 a,b Tanpa kulit + kukus 30 menit 8.40 b 1.83 a,b Tanpa kulit + rendam 6 jam 2.92 a 1.50 a Tanpa kulit + rendam 12 jam 2.76 a 1.66 a,b Tanpa kulit + rendam 24 jam 2.85 a 1.64 a,b Germinasi 2.87 a 1.62 a,b Nilai yang diikuti dengan huruf superskrip yang berbeda pada kolom yang sama menunjukkan perbedaan yang sangat nyata (p < 0.01) Bila dibandingkan dengan penelitian tentang kadar sianida pada koro benguk sebelumnya yang dilakukan oleh Kala dan Mohan (2010), kadar sianida koro benguk pada penelitian ini jauh lebih besar. Namun apabila dibandingkan dengan penelitian yang dilakukan oleh Tuleun et al. (2009) nilai kadar sianida pada penelitian ini jauh lebih kecil. Bervariasinya kadar sianida pada koro benguk diduga dipengaruhi oleh faktor lingkungan seperti lokasi, musim, dan jenis tanah (JECFA 1993 diacu dalam WHO 2004). Hal tersebut didukung dengan hasil penelitian yang dilaporkan oleh Handajani et al. (2008) yang mengambil sampel dari daerah Wonogiri, Jawa Tengah. Sampel koro benguk segar tersebut mengandung HCN sebesar mg/kg, sedikit lebih rendah dibandingkan dengan tepung kedua koro benguk mentah utuh pada penelitian ini. 25

3 Hasil uji lanjut Duncan (Lampiran 1b) menunjukkan bahwa kandungan HCN pada tepung koro benguk putih tidak berbeda sangat nyata (p>0.01) antara koro benguk mentah utuh dan perlakuan tanpa kulit. Akan tetapi, perbedaan kadar HCN yang sangat nyata terlihat pada kacang yang telah dikupas kulitnya lalu dilanjutkan dengan perlakuan perebusan, pengukusan, atau perendaman. Data menunjukkan bahwa senyawa sianogenik glukosida pada koro benguk varietas putih diduga terkonsentrasi pada kotiledon, bukan pada lapisan kulitnya. Meskipun ada penurunan kadar sianida pada kacang tanpa kulit, namun besarnya penurunan tersebut tidak signifikan. Hasil berbeda ditemukan pada koro benguk varietas belang, hasil uji lanjut Duncan (Lampiran 1d) menunjukkan bahwa kadar HCN mengalami penurunan yang sangat nyata pada semua perlakuan jika dibandingkan terhadap kacang mentah. Berbeda dengan koro benguk varietas putih, senyawa sianogenik varietas belang diduga terkonsentrasi pada lapisan kulitnya. Perlakuan tanpa kulit menurunkan kadar HCN hingga 85.32% dibandingkan dengan kacang mentah utuh. Hal tersebut sama seperti pada ubi kayu, di mana menurut Heyne (1987) diacu dalam Yuningsih (2009) kandungan sianida pada kulit ubi kayu lebih tinggi dibandingkan dengan daging umbi. Konsentrasi sianogenik glukosida pada tanaman dapat bervariasi, salah satunya disebabkan oleh faktor genetik (JECFA 1993 diacu dalam WHO 2004). Perbedaan genetik diduga menjadi alasan perbedaan letak konsentrasi senyawa sianogenik pada koro benguk dengan varietas berbeda. Penurunan kadar sianida relatif sederhana. Handajani et al. (2008) melaporkan bahwa perendaman koro benguk selama 24 jam dapat menurunkan kadar HCN sebesar 29%, sedangkan perendaman selama 48 dan 72 jam dapat menurunkan kadar asam sianida berturut-turut sebesar 62% dan 77%. Handajani et al. (2008) juga melaporkan bahwa perlakuan perebusan, pengukusan, dan presto dapat menurunkan kadar sianida. Perebusan dapat menurunkan kadar HCN sebesar 85%, sedangkan pengukusan dan presto berturut-turut sebesar 84% dan 91%. Hal ini menunjukkan bahwa hidrogen sianida tergolong faktor antinutrisi yang tidak tahan panas (Iorgyer et al. 2009). Iorgyer et al. (2009) melaporkan penurunan kadar HCN pada kacang gude yang direbus selama 30 menit mencapai 53.43%. Akan tetapi, Akinmutimi dan Ukpabi (2008) melaporkan bahwa perebusan selama 30 menit pada koro benguk hanya dapat menurunkan 1.93% kadar HCN dibandingkan dengan kacang mentah, meskipun penurunannya signifikan. Perebusan yang semakin lama dapat menurunkan kadar HCN hingga 66.45% pada waktu 60 menit dan 69.62% pada waktu 90 menit. Koro benguk varietas putih dan belang memiliki pola penurunan kadar sianida yang hampir sama akibat adanya perlakuan. Pola penurunan dan perbandingan kadar HCN antara tepung koro benguk varietas putih dan belang dapat dilihat pada Gambar 5. Gambar 5. Perbandingan kadar HCN tepung koro benguk pada perlakuan yang sama. Huruf yang berbeda pada histogram menunjukkan perbedaan yang sangat nyata (α=0.01) 26

4 Hasil uji t pada α 1% menunjukkan bahwa kadar HCN koro benguk varietas putih dan belang mentah tidak berbeda, sedangkan pada perlakuan lainnya terdapat perbedaan kadar HCN yang sangat nyata antara koro benguk putih dan belang. Hasil uji lanjut Duncan (Lampiran 1b) menunjukkan bahwa pada koro benguk varietas putih, perlakuan perebusan 30 menit, pengukusan 30 menit, perendaman, dan germinasi menurunkan kadar HCN kacang mentah sangat nyata jika dibandingkan terhadap perlakuan tanpa kulit. Hasil uji lanjut juga menunjukkan tidak terdapat perbedaan kadar HCN yang sangat nyata seiring dengan meningkatnya lama waktu perendaman. Selain itu juga terlihat bahwa antara perlakuan perendaman dan germinasi tidak menunjukkan adanya perbedaan yang sangat nyata dalam penurunan kadar HCN, tetapi kedua perlakuan tersebut berbeda sangat nyata terhadap perebusan dan pengukusan. Sementara itu, terdapat perbedaan yang sangat nyata antara perebusan dan pengukusan. Berdasarkan hasil uji lanjut Duncan (Lampiran 1d), pada koro benguk varietas belang, tidak ada perbedaan yang sangat nyata antara perlakuan perebusan, pengukusan, perendaman, dan germinasi. Sama halnya pada varietas putih, lamanya waktu perendaman tidak menunjukkan adanya perbedaan yang sangat nyata terkait penurunan kadar asam sianida. Hasil uji lanjut juga melaporkan bahwa pengaruh perlakuan perebusan, pengukusan, perendaman selama 12 dan 24 jam tidak menunjukkan perbedaan yang sangat nyata jika dibandingkan terhadap perlakuan tanpa kulit, sedangkan perlakuan perendaman 6 jam berbeda sangat nyata dengan perlakuan tanpa kulit. Prinsip penurunan kadar senyawa sianogenik glukosida adalah reaksi hidrolisis senyawa sianogenik glukosida yang dikatalis oleh enzim endogenous pada tanaman yang mengandung senyawa tersebut. Sianogenik glukosida dihidrolisis menghasilkan glukosa, aldehida, dan asam sianida (WHO 2004). Enzim tersebut juga bertanggung jawab atas reaksi hidrolisis sianogenik glukosida pada produk tepung, meskipun aktivitasnya rendah (Panasiuk dan Bills 1984). Sianida dalam bentuk bebas maupun terikat mudah larut dalam air dan mudah menguap (EPA 2010, Udensi et al. 2007). Perlakuan perebusan meningkatkan kecepatan reaksi hidrolisis senyawa sianogenik glukosida akibat adanya energi panas sehingga menghasilkan HCN yang kemudian larut ke dalam air rebusan. Sama halnya seperti perebusan, perlakuan pengukusan juga meningkatkan reaksi hidrolisis. Asam sianida hasil hidrolisis terbawa bersamaan dengan uap air dan kondensat. Sementara itu, pada proses perendaman, reaksi hidrolisis terjadi saat air meresap ke dalam kacang. Reaksi hidrolisis terkatalis enzim endogenous menyebabkan senyawa sianogenik glukosida terhidrolisis menghasilkan HCN yang larut air (WHO 2004). Aktivitas enzim endogenous glukosidase meningkat saat proses germinasi. Panasiuk dan Bills (1984) melaporkan adanya kecenderungan peningkatan HCN pada kecambah sorghum seiring dengan lamanya proses germinasi. Proses germinasi meningkatkan aktivitas enzim hidrolitik termasuk glukosidase sehingga sianogenik glukosida dihidrolisis menghasilkan HCN yang mudah menguap pada suhu ruang. Pada penelitian ini menunjukkan perlakuan germinasi dapat menurunkan kadar HCN sangat nyata. C. Kandungan Protein sebagai Parameter Gizi Peningkatan kandungan protein pada tepung koro benguk untuk memperoleh tepung berprotein tinggi, menjadikan protein sebagai zat gizi terpenting yang harus dipertahankan dan ditingkatkan. Penelitian ini melaporkan adanya perubahan kadar protein yang bervariasi akibat perbedaan perlakuan yang diterapkan. Data penelitian kadar protein tepung koro benguk varietas putih (Lampiran 2a), varietas belang (Lampiran 2c), dan hasil analisis ragamnya (Lampiran 2b 27

5 dan 2d) menunjukkan bahwa perlakuan berpengaruh sangat nyata (p<0.01) terhadap kadar protein. Tabel 6 berikut menunjukkan kadar protein dari masing-masing perlakuan dari varietas koro benguk belang dan putih. Tabel 6. Kadar Protein Tepung Koro Benguk Perlakuan Kadar protein (mg/kg basis kering) koro benguk putih koro benguk belang Mentah (utuh) a a Tanpa kulit b b,c,d Tanpa kulit + rebus 30 menit c c,d,e Tanpa kulit + kukus 30 menit b,c b Tanpa kulit + rendam 6 jam b,c b,c,d Tanpa kulit + rendam 12 jam b,c b,c Tanpa kulit + rendam 24 jam c d,e Germinasi b e Nilai yang diikuti dengan huruf superskrip yang berbeda pada kolom yang sama menunjukkan perbedaan yang sangat nyata (p < 0.01) Hasil penelitian menunjukkan bahwa terjadi peningkatan kadar protein akibat perebusan pada varietas putih dan belang masing-masing sebesar 2.59 dan 1.56%. Berdasarkan hasil uji lanjut Duncan (Lampiran 2b dan 2d), perlakuan pengukusan tidak memengaruhi kadar protein pada tepung koro benguk varietas putih, tetapi terjadi penurunan kadar protein pada varietas belang sebesar 3%. Perubahan kadar protein akibat proses termal relatif kecil. Akinmutimi dan Ukpabi (2008) melaporkan bahwa perebusan selama 30 menit dapat mempertahankan kadar protein pada koro benguk. Namun, penurunan kadar protein signifikan terjadi pada perebusan selama 60 dan 90 menit. Penurunan kadar protein pada waktu perebusan yang lebih lama disebabkan larutnya protein akibat perebusan (Akinmutimi dan Ukpabi 2008). Nwaoguikpe et al. (2011) juga menyatakan bahwa penurunan kadar protein disebabkan oleh larutnya komponen nitrogen selama perebusan. Adapun peningkatan kadar protein akibat proses termal diduga disebabkan oleh adanya degradasi komponen lainnya sehingga kadar protein pada penelitian ini meningkat sebesar % jika dibandingkan terhadap kacang tanpa kulit. Pada perlakuan germinasi, hasil uji lanjut Duncan menunjukkan tidak adanya perbedaan kadar protein yang sangat nyata (p>0.01) pada tepung koro benguk varietas putih, tapi terdapat perbedaan yang sangat nyata pada tepung koro benguk varietas belang. Sementara itu, kadar protein koro putih perlakuan germinasi berbeda sangat nyata dengan perlakuan perendaman 24 jam, sedangkan kadar protein koro belang tidak berbeda sangat nyata dengan perlakuan perebusan dan perendaman 24 jam. Menurut Nip (2006), aktivitas proteolitik lebih rendah saat germinasi dibandingkan dengan aktivitas lipolitik dan glikolitik sehingga penurunan kadar protein selama germinasi cenderung tidak terjadi. Wanjekeche et al. (2003) melaporkan tidak adanya perubahan kadar protein yang sangat nyata pada koro benguk yang dikecambahkan selama lima hari dan tujuh hari. Lamanya waktu germinasi tidak memengaruhi kadar protein, bahkan meningkatkan kadar protein sebagaimana yang dilaporkan oleh Udensi dan Okoronkwo (2006), meskipun peningkatannya 28

6 tidak signifikan. Bau et al. (1997) diacu dalam Megat et al. (2011) menduga adanya peningkatan kadar protein akibat germinasi disebabkan oleh sintesis protein atau disebabkan oleh degradasi komponen lainnya selama perkecambahan. Dugaan adanya faktor degradasi komponen lainnya sehingga menyebabkan peningkatan kadar protein juga terlihat pada perlakuan perendaman. Hasil uji lanjut Duncan menunjukkan tidak ada perbedaan kadar protein yang sangat nyata antara perendaman selama 6 jam dan 12 jam. Akan tetapi, peningkatan kadar protein akibat perlakuan perendaman selama 24 jam terlihat pada kedua varietas, yaitu sebesar 4.12% pada varietas putih dan 3.36% pada varietas belang. Berdasarkan hasil uji lanjut Duncan (Lampiran 2b dan 2d) juga menunjukkan bahwa kadar protein koro benguk putih dan belang perlakuan perendaman 6 jam dan 12 jam tidak berbeda sangat nyata dengan perlakuan perebusan dan pengukusan. Berdasarkan hasil uji t pada α 1%, kadar protein koro benguk varietas putih dan belang berbeda sangat nyata pada perlakuan mentah utuh, tanpa kulit, perendaman 6 jam dan perendaman 24 jam (Gambar 6). Kala dan Mohan (2010) melaporkan bahwa kadar protein koro benguk varietas putih mencapai g per 100 g kacang utuh. Wanjekeche et al. (2010) juga melaporkan koro benguk utuh varietas putih memiliki kadar protein lebih tinggi dibandingkan dengan varietas belang utuh, meskipun kadar protein keduanya tidak berbeda sangat nyata pada kacang tanpa kulit. Perbedaan kadar protein antara kedua varietas diduga disebabkan oleh faktor genetik (Butt Sadiq dan Batool 2010). Gambar 6 menunjukkan perbandingan kadar protein antara varietas putih dan belang pada perlakuan yang sama berdasarkan hasil uji t pada α 1%. Gambar 6. Perbandingan kadar protein tepung koro benguk pada perlakuan yang sama. Huruf yang berbeda pada histogram menunjukkan perbedaan yang sangat nyata (α=0.01) D. Penentuan Perlakuan Terpilih Hasil pengujian sianida pada tepung koro benguk dengan berbagai perlakuan memberikan beberapa alternatif pilihan perlakuan yang memenuhi persyaratan keamanan kadar HCN ( 10 mg/kg bahan). Selain perlakuan koro benguk belang mentah utuh, koro benguk putih mentah utuh, tanpa kulit, dan perebusan 30 menit, semua perlakuan dari kedua varietas memenuhi syarat untuk dipilih. Oleh karena itu, pertimbangan pemilihan perlakuan terbaik tepung koro benguk sebagai bahan baku tepung berprotein tinggi dilanjutkan dengan pembobotan nilai dari parameter kadar protein dan daya cerna pati. Tabel 7 menunjukkan pembobotan untuk menentukan perlakuan terpilih. 29

7 Tabel 7. Pembobotan nilai parameter kadar protein dan daya cerna pati tepung koro benguk untuk penentuan perlakuan terpilih Parameter P0 P1 P2 P3 P4 P5 P6 P7 B P B P B P B P B P B P B P B P kadar protein daya cerna pati Total Rentang scoring kadar protein Rentang scoring daya cerna pati 5 = s.d = s.d = s.d = s.d = s.d = s.d = s.d = s.d = s.d = s.d Dari total nilai pembobotan yang ditunjukkan Tabel 7, terdapat tiga perlakuan dari koro benguk varietas putih yang memiliki skor tertinggi yaitu perlakuan perendaman 6 jam (P4), perendaman 12 jam (P5), dan perendaman 24 jam (P6). Hasil pembobotan kadar protein pada ketiga perlakuan tersebut didukung dengan hasil uji ANOVA yang menunjukkan kadar protein tidak berbeda nyata secara statistik. Namun, pada penelitiannya, Saputra (2012) melaporkan daya cerna pati tepung koro benguk varietas putih dengan perlakuan perendaman 24 jam paling tinggi dan berbeda nyata secara statistik dengan perlakuan 6 dan 12 jam dimana semakin lama proses perendaman akan meningkatkan daya cerna pati pada tepung koro benguk. Oleh karena itu, waktu perendaman yang lebih lama menjadi pilihan untuk memperbesar kemungkinan daya cerna pati yang lebih tinggi. Dari pertimbangan keamanan bahan yaitu kadar sianida, nilai pembobotan total kadar protein dan daya cerna pati yang dilengkapi dengan data penelitian Saputra (2012), tepung koro benguk varietas putih dengan perendaman 24 jam terpilih sebagai bahan baku penelitian utama. PENELITIAN UTAMA A. Pembuatan Tepung Berprotein Tinggi 1. Penentuan konsentrasi substrat Konsentasi substrat sangat berpengaruh terhadap reaksi awal enzim α-amilase. Apabila terlalu pekat, maka akan membuat enzim tidak dapat mencapai suspensi tepung dan bekerja kurang optimal. Dalam penelitian ini tepung koro benguk dilarutkan dalam air dan dibuat menjadi konsentrasi 10, 15, 20, dan 30%. Suspensi tepung koro benguk dipanaskan pada suhu dan waktu gelatinisasi awal berdasarkan profil gelatinisasi yang diuji menggunakan Rapid Visco Analyzer. Data pembacaan grafik profil gelatinisasi (Lampiran 3) menunjukkan suhu awal tepung koro benguk untuk mencapai gelatinisasi awal sebesar 84 C dengan waktu tujuh menit. Gelatinisasi pati dipengaruhi oleh bahan mentah yaitu ukuran granula, rasio antara amilosa dan amilopektin, serta komponen-komponen dalam bahan pangan seperti kadar air, 30

8 gula, protein, lemak, dan serat kasar. Oleh karena itu, profil gelatinisasi pati pada masingmasing bahan berbeda-beda termasuk pada koro benguk. Informasi mengenai suhu dan waktu untuk mencapai gelatinisasi awal sangat dibutuhkan karena proses likuifikasi atau pendegradasian molekul pati oleh enzim α-amilase lebih baik dilakukan pada kondisi setelah tepung mencapai gelatinisasi (Misset 2003). Beberapa molekul pati khususnya amilosa yang dapat terdispersi dalam air panas, meningkatkan granula-granula yang membengkak dan memasuki cairan yang ada di sekitarnya. Molekul-molekul amilosa tersebut akan terus terdispersi bila pati selalu dalam kondisi panas. Dalam kondisi tersebut, pasta masih memiliki kemampuan mengalir secara fleksibel dan tidak kaku. Hasil pengujian suspensi diamati secara kualitatif berdasarkan kenampakan fisik dan kuantitatif menggunakan Viscometer Brookfield. Data pengamatan kualitatif (Gambar 7) menunjukkan bahwa konsentrasi 10% memberikan bentuk gel terbaik karena berwujud encer dan masih dapat diaduk. Pada suspensi 15% gel masih dapat diaduk tetapi kekentalannya meningkat sangat cepat dan diduga akan menghambat pendifusian enzim dalam substrat saat mendapatkan panas lanjut pada proses likuifikasi. Suspensi dengan konsentrasi 20 dan 30% tidak dapat diaduk dan sangat lengket sehingga akan menyulitkan pendifusian enzim pada suspensi. (a) (b) (c) (d) Gambar 7. (a) Suspensi tepung konsentrasi 10%, (b) Suspensi tepung konsentrasi 15%, (c) Suspensi tepung konsentrasi 20%, (d) Suspensi tepung konsentrasi 30% dalam air. Tidak berbeda dengan pengamatan kualitatif, data kuantitatif dengan pengujian nilai kekentalan juga menunjukkan nilai viskositas berbanding lurus dengan peningkatan konsentrasi. Data pengukuran viskositas menggunakan Brookfield Viscometer ditunjukkan pada Tabel 8. 31

9 Tabel 8. Pengukuran konsentrasi substrat tepung koro benguk Konsentrasi Suspensi Viskositas (cp) 10% % % >2 juta 30% >2 juta Pada suspensi dengan konsentrasi 20 dan 30%, nilai viskositasnya lebih besar dari dua juta cp. Nilai tersebut menunjukkan viskositas yang sangat tinggi. Pada konsentrasi 15% viskositasnya tinggi mencapai cp. Nilai tersebut menghasilkan viskositas yang terlalu kental sehingga tidak sesuai dengan kondisi suspensi tepung yang diharapkan pada proses selanjutnya. Pada konsentrasi 10%, secara fisik sudah membentuk gel tapi masih dapat mengalir dan menghasilkan nilai viskositas sebesar 205 cp. Suspensi 10% merupakan suspensi terbaik yang dipilih pada pembuatan tepung berprotein tinggi. Berbagai rasio antara tepung dan air tersebut memengaruhi proses gelatinisasi (Wirakartakusumah 1981). Pada pembuatan tepung berprotein tinggi dari bahan lain seperti beras, gandum, dan terigu, konsentrasi 10% memberikan hasil yang optimum (Dewi 1996; Palupi 1996; Thamrin 1996). Konsentrasi yang tidak terlalu pekat akan mempermudah α-amilase memecah substrat pati. 2. Penentuan dosis enzim Pengujian aktivitas liquozyme supra enzim α-amilase termamyl dilakukan berdasarkan kondisi standar optimum α-amilase meliputi ph optimal dan suhu optimal mengacu pada penelitian sebelumnya oleh Wibisono (2004) dan Akyuni (2004) yaitu pada suhu 95 C dan ph 5.2. Penentuan aktivitas α-amilase dilakukan dengan mengukur hasil degradasi pati, biasanya dari kadar pati yang larut atau kadar dekstrinnya menggunakan substrat jenuh (Suhartono 1989). Substrat yang digunakan dalam penentuan aktivitas enzim adalah soluble starch 2%. Substrat sebelum digunakan digelatinisasi terlebih dahulu agar enzim dapat langsung menghidrolisis substrat. Dari hasil penghitungan menggunakan metode bernfeld (Lampiran 4) diketahui aktivitas α-amilase (Bacillus licheniformis) ini sebesar IU/ml enzim. Dosis yang umum digunakan untuk pemecahan satu gram pati adalah lima unit enzim (Sunarti et al. 2004). Namun untuk pati kompleks digunakan dosis enzim berlebih 100 unit/g pati. Sehingga apabila jumlah pati kompleks yang akan dihidrolisis pada setiap perlakuan pada penelitian ini sebesar 15 gram, maka enzim yang ditambahkan minimal sebanyak 1500 unit atau setara dengan 0.3 ml larutan induk enzim α-amilase. 3. Optimasi pembuatan tepung berprotein tinggi dengan response surface methodology Box Behnken 1. Rancangan proses dan respon Program Design Expert 7.0 adalah software yang digunakan untuk merancang optimasi proses peningkatan protein menggunakan enzim α-amilase. Dalam penelitian ini, rancangan yang dipilih adalah response surface methodology (RSM) dengan 15 running perlakuan hasil kombinasi tiga faktor dan tiga taraf. RSM digunakan untuk menentukan proses yang paling optimal sehingga diperoleh hasil yang optimal (Montgomery 2001). 32

10 Optimasi proses pada penelitian ini dipengaruhi oleh suhu, ph, dan waktu proses. Secara lebih khusus RSM yang digunakan adalah model rancangan Box Behnken karena rancangan ini digunakan untuk mengetahui nilai optimum pada rentangan yang dibuat untuk setiap faktor. Box Behnken digunakan untuk menentukan titik optimal pada rentangan yang sensitif seperti karakteristik enzim yang bekerja sangat sensitif dan tidak akan bekerja diluar kondisi lingkungannya. Setelah dilakukan rancangan proses, kemudian dilakukan penentuan respon. Penentuan respon dilakukan berdasarkan karakteristik yang akan berubah akibat perubahan proporsi relatif dari faktor-faktor proses penyusunnya (Montgomery 2001). Respon yang digunakan dalam penelitian ini adalah respon obyektif berupa kadar protein kasar. Pemilihan respon tersebut sesuai dengan tujuan penelitian ini yaitu meningkatkan kadar protein pada tepung koro benguk. Selanjutnya dilakukan pengukuran dan perhitungan terhadap respon yaitu kadar protein. Hasil pengukuran dan perhitungan respon dari setiap proses dapat dilihat pada Lampiran 5. Hasil pengukuran setiap respon ini akan menjadi input data pada program Design Expert 7.0 yang selanjutnya akan dianalisis dalam tahapan analisis respon. 2. Analisis respon dengan program Design Expert 7.0 Pada tahap analisis respon, program Design Expert 7.0 memberikan beberapa model polinomial yang disesuaikan dengan hasil pengukuran setiap respon. Program Design Expert 7.0 memberikan empat pilihan model polinomial untuk setiap respon yaitu mean, linear, quadratic, dan cubic. Model polinomial merupakan output dari proses analisis respon dengan rancangan Box Behnken. Program Design Expert 7.0 akan merekomendasikan salah satu model yang paling sesuai untuk setiap respon. Model yang paling sesuai dengan respon akan ditampilkan pada fit summary. Program Design Expert 7.0 memberikan fasilitas analisis ragam ANOVA untuk menunjukkan signifikansi dari model yang direkomendasikan. Selanjutnya model yang direkomendasikan tersebut ditampilkan di dalam suatu countour plot, yang berupa gambar dan grafik dua dimensi (2- D) atau tiga dimensi (3-D). Model yang baik adalah model yang signifikan terhadap respon, memberikan lack of fit yang tidak signifikan, memiliki nilai predicted R-squared dan ajusted R-squared yang saling mendukung, serta memberikan nilai adequate precision lebih dari empat (Anonim 2006). Model yang baik akan memberikan prediksi yang baik bagi rata-rata keluaran yang dihasilkan. Pada tahap analisis respon, program Design Expert 7.0 juga memberikan fasilitas plot kenormalan residual (normal plot residual) yang mengindikasikan apakah residual (selisih antara respon aktual dengan nilai respon yang diprediksikan) mengikuti garis kenormalan (garis lurus). Titik-titik data yang semakin mendekati garis kenormalan menunjukkan titik-titik data yang menyebar normal yang memiliki arti hasil aktual akan mendekati hasil yang diprediksikan oleh program Design Expert 7.0. Pada plot kenormalan residual terdapat nilai internally studentized residual pada sumbu x, yaitu besarnya standar deviasi yang memisahkan nilai respon aktual dengan yang diprediksikan dan nilai normal % probability yaitu presentase kemungkinan data hasil respon menyebar normal (Montgomery 2001). 33

11 3. Analisis respon kadar protein Berdasarkan analisis yang dilakukan, model polinomial dari kadar protein adalah reduced cubic. Model polinomial yang direkomendasikan oleh program Design Expert 7.0 adalah quadratic, tetapi model ini tidak memberikan lack of fit yang non-signifikan sehingga digunakan cubic. Pada model cubic, model tidak menunjukkan suatu keunikan sehingga diperlukan reduksi model dengan cara backward elimination. Reduksi model yang dilakukan adalah menghilangkan interaksi komponen BC, ABC, AC 2, B 2 C, BC 2, A 3, B 3, C 3 dan selisihnya juga tidak diikutkan dalam model karena dianggap tidak signifikan (tidak memenuhi =0.1000). Hasil analisis ragam (ANOVA) (Lampiran 6) menunjukkan bahwa model yang direduksi (reduced cubic) sangat signifikan dengan nilai p"prob>f" lebih kecil dari 0.01 (<0.0002). Lack of fit F-value adalah sebesar 2.82 dengan nilai p "Prob>F" lebih besar dari 0.01 (0.2616) yang menunjukkan bahwa lack of fit tidak sangat signifikan relatif terhadap pure error. Nilai lack of fit yang tidak sangat signifikan adalah syarat untuk model yang baik. Nilai lack of fit yang tidak sangat signifikan ini menunjukkan adanya kesesuaian data respon kadar protein dengan model. Besarnya nilai predicted R-squared dan adjusted R-squared untuk respon protein secara berturut-turut adalah sebesar dan yang menunjukkan bahwa data-data yang diprediksikan dan data-data aktual respon kadar protein tercakup kedalam model sebesar 85.85% dan 98.57%. Nilai predicted R-squared mendukung nilai adjusted R- squared karena selisih keduanya lebih kecil dari 0.2. Adequate precision untuk respon kadar protein adalah yang menunjukkan besarnya sinyal terhadap noise ratio. Nilai adequate precision yang lebih besar dari 4 (28.945) mengindikasikan sinyal yang memadai sehingga model ini dapat digunakan sebagai pedoman design space. Berdasarkan analisis yang telah dilakukan, model yang dihasilkan memenuhi syarat sebagai model yang baik sehingga diharapkan dapat memberikan prediksi yang baik. Persamaan polinomial untuk respon kadar protein adalah sebagai berikut: Kadar protein = A+0.71B+5.59C-1.16AB-1.54AC-1.76B C A 2 B- 5.15A 2 C-3.53AB 2 keterangan : A. suhu B. ph C. waktu Berdasarkan persamaan tersebut terlihat bahwa selain dipengaruhi oleh tiga faktor proses (suhu, ph, waktu), kadar protein juga dipengaruhi oleh interaksi antar faktor tersebut. Respon kadar protein akan meningkat seiring peningkatan suhu, ph, dan waktu. Hal ini ditunjukkan dengan konstanta yang bernilai positif pada model. Respon kadar protein akan mengalami penurunan seiring dengan peningkatan interaksi antara suhu, ph, dan waktu dan selisih keduanya. Hal ini ditunjukkan dengan konstanta yang bernilai negatif pada model. Ketiga variabel yaitu suhu, ph, dan waktu secara nyata memberikan pengaruh pada kadar protein. Variabel waktu memberikan pengaruh paling signifikan pada respon kadar protein bila dilihat nilai p-valuenya sebesar < Variabel ph dan suhu juga memberikan pengaruh yang signifikan pada kadar protein dengan nilai p-value berturut-turut dan (Lampiran 6). 34

12 Sebenarnya peningkatan kadar protein adalah bentuk peningkatan protein secara tidak langsung. Protein tidak meningkat secara kuantitas tetapi proporsinya meningkat disebabkan oleh terdegradasinya komponen lain pada tepung koro benguk yaitu karbohidrat. Keefektifan enzim dalam mendegradasi komponen karbohidrat inilah yang menyebabkan seakan-akan protein meningkat jumlahnya saat dianalisis. Kemampuan enzim α-amilase dalam menghidrolisis komponen substrat dipengaruhi oleh faktor-faktor tertentu, diantaranya suhu, ph, dan waktu proses (Beer 2004). Waktu memiliki pengaruh yang sangat nyata pada model dalam meningkatkan protein karena memiliki rentang yang paling lebar. Rentang yang digunakan adalah menit. Semakin lama proses likuifikasi, maka degradasi komponen karbohidrat semakin banyak sehingga proporsi protein juga akan meningkat. Namun, waktu proses yang terlalu lama dapat menyebabkan kerusakan protein. Oleh karena itu, rentang proses dipilih pada kisaran waktu 20 menit hingga 60 menit. Budiyanto et al. (2004) melaporkan hidrolisis menggunakan α-amilase selama 20 menit masih menghasilkan produk yang sedikit. Sementara itu, Wibisono (2004) melaporkan lama likuifikasi optimal α-amilase adalah 60 menit. Model menunjukkan bahwa suhu dan ph juga memengaruhi kadar protein yang dihasilkan atau dengan kata lain memengaruhi kemampuan enzim dalam menghidrolisis karbohidrat. Naz (2002) melaporkan α-amilase aktif pada suhu C dan pada kisaran ph Liquozyme supra α-amilase yang digunakan untuk proses likufikasi ini merupakan enzim termofilik yang memiliki termostabilitas dan aktivitas tetap optimal pada suhu tinggi (Vieille dan Zeikus 2001). Selain itu, kerja enzim ini mudah dikontrol yaitu menggunakan ph untuk mengaktifkan atau menginaktifkan enzim tersebut (Rasooli et al. 2008). Grafik kenormalan internally studentized residual untuk respon kadar protein dapat dilihat pada Gambar 8. Grafik ini menunjukkan nilai sebaran data hasil pengukuran protein. Gambar 8. Grafik internally studentized residuals Gambar 8 menunjukkan titik-titik letaknya seimbang dan berada dekat di sepanjang garis normal, sehingga dapat dikatakan bahwa data-data untuk respon kadar protein 35

13 menyebar normal. Data-data respon kadar protein yang menyebar normal menunjukkan adanya pemenuhan model terhadap asumsi dari ANOVA pada respon kadar protein. Grafik contour plot RSM menggambarkan bagaimana kombinasi antar faktor saling memengaruhi nilai respon kadar protein (Gambar 9). Warna-warna yang berbeda pada grafik contour plot tersebut menunjukkan nilai respon kadar protein. Kadar protein Gambar 9. Contour plot kadar protein pada ph 5.50 Warna biru menunjukkan nilai respon kadar protein terendah, yaitu 26.22%. Warna merah menunjukkan respon kadar protein tertinggi yaitu 40.51%. Garis-garis yang terdiri atas titik-titik pada grafik contour plot menunjukkan kombinasi dari ketiga faktor dengan nilai berbeda yang menghasilkan respon kadar protein yang sama. Bentuk permukaan dari hubungan interaksi antarfaktor ini dapat dilihat lebih jelas pada grafik tiga dimensi yang ditunjukkan pada Gambar 10. Perbedaan ketinggian permukaan menunjukkan nilai respon yang berbeda-beda pada setiap kombinasi antarfaktor proses. Area yang rendah menunjukkan nilai respon kadar protein yang rendah, sedangkan area yang tinggi menunjukkan nilai respon protein yang tinggi. Kadar protein Gambar 10. Grafik 3-D kadar protein pada ph

14 4. Optimasi proses dengan program Design Expert 7.0 Proses optimasi dilakukan untuk mendapatkan suatu proses dengan respon yang optimal. Respon yang paling optimal diperoleh jika nilai desirability mendekati satu. Setiap komponen yang dioptimasi diberikan pembobotan kepentingan untuk mencapai tujuan yang diinginkan. Pembobotan kepentingan dinamakan importance yang dapat dipilih mulai dari 1 (+) hingga 5 (+++++) bergantung kepentingan variabel respon yang bersangkutan. Semakin banyak tanda positif yang diberikan menunjukkan tingkat kepentingan variabel respon yang semakin tinggi. Berikut adalah komponen yang dioptimasi, nilai target, batas, dan importance pada tahapan optimasi proses dengan menggunakan program Design Expert 7.0. Respon yang menjadi prioritas utama dalam proses optimasi pembuatan tepung berprotein tinggi adalah kadar protein. Respon kadar protein dengan kisaran % dioptimalkan dengan nilai target 60. Batas bawahnya 0 dan batas atasnya 95. Respon yang diinginkan sangat penting sehingga memiliki nilai importance 5 (+++++). Dari tahap optimasi yang dilakukan, program Design Expert 7.0 memberikan empat solusi proses optimum (Lampiran 7). Solusi proses optimum ini diperoleh dari model hasil running program Design Expert 7.0 terhadap 15 running process yang kemungkinan akan menghasilkan hasil yang optimum. Running process yang memberikan nilai desirability tertinggi direkomendasikan oleh program Design Expert 7.0 sebagai solusi proses optimum. Nilai target optimasi yang dapat dicapai dikenal dengan istilah desirability yang ditunjukkan dengan nilai 0-1. Semakin tinggi nilai desirability menunjukkan semakin tingginya kesesuaian proses untuk mencapai proses dengan variabel respon yang diinginkan. Solusi proses satu hingga empat memiliki nilai desirability bervariasi dan yang paling mendekati angka desirability tertinggi (1) adalah solusi pertama. Dari empat proses optimum yang dihasilkan dari proses optimasi, solusi pertama terpilih sebagai rekomendasi dari program Design Expert 7.0. Hal ini menunjukkan bahwa menurut hasil optimasi yang telah dilakukan, solusi pertama paling memenuhi target optimasi yang diinginkan, sehingga perlu dilanjutkan ke tahap verifikasi untuk membuktikan kesesuaian hasil prediksi dengan hasil faktual kadar protein yang dihasilkan dari running process. Nilai desirability yang dihasilkan sangat dipengaruhi oleh kompleksitas faktor, kisaran yang digunakan dalam faktor, jumlah faktor dan respon, serta target yang ingin dicapai dalam memperoleh proses optimum. Kompleksitas jumlah faktor dapat terlihat pada persyaratan variabel proses yang dianggap penting dan berpengaruh terhadap proses untuk menentukan optimasi. Nilai masing-masing satuan proses ditentukan dalam selang yang berbeda-beda yang berpengaruh terhadap nilai desirability. Semakin lebar selang, maka penentuan proses optimum dengan desirability tinggi akan sulit, namun apabila rentang tidak terlalu lebar, maka penentuan desirability mendekati satu akan semakin mudah. Jumlah faktor dan respon juga turut mempengaruhi nilai desirability proses optimum. Semakin banyak komponen dan respon, semakin sulit untuk mencapai keadaan optimum sehingga nilai desirability yang dihasilkan rendah. Begitu pula sebaliknya, bila jumlah respon sedikit, maka nilai desirability akan semakin tinggi bahkan satu (1). Nilai importance yang besar (+++ hingga +++++) menunjukkan adanya keinginan yang tinggi untuk mencapai proses optimal yang ideal (sesuai target optimasi). Semakin besar tingkat 37

15 importance dari suatu respon atau faktor, maka semakin sulit untuk memperoleh proses optimum dengan nilai desirability yang tinggi (Montgomery 2001). Solusi proses terpilih, yaitu proses pertama memiliki komposisi faktor yaitu suhu sebesar C, nilai ph 5.6, dan waktu menit. Solusi proses ini diprediksikan akan memiliki kadar protein sebesar 41.44%. Jika dilihat dari target kandungan protein yang ingin dicapai sebesar 60%, maka solusi proses pertama memiliki nilai desirability sebesar Hal ini berarti solusi proses pertama akan menghasilkan produk yang memiliki karakteristik yang sesuai dengan target optimasi sebesar 69%. Grafik contour plot dari solusi proses pertama dapat dilihat pada Gambar 11. dan grafik tiga dimensinya dapat dilihat pada Gambar 12. Contour plot disajikan dengan menggunakan model prediksi untuk nilai respon kadar protein. Garis-garis yang terdiri atas titik-titik pada grafik contour plot menunjukkan kombinasi dari ketiga faktor dengan jumlah berbeda yang menghasilkan nilai desirability tertentu yang sama. Gambar 11. Contour plot desirability pada waktu menit Titik prediksi pada Gambar 11. menunjukkan kombinasi suhu C, ph 5.6 dan lama waktu menit yang menghasilkan nilai desirability Grafik tiga dimensi (Gambar 12) menunjukkan proyeksi dari contour plot. Area yang rendah pada grafik tiga dimensi menunjukkan nilai desirability yang rendah, sedangkan area yang tinggi menunjukkan nilai desirability yang tinggi. 38

16 Gambar 12. Grafik 3-D desirability pada waktu menit 5. Verifikasi solusi formula optimum Tahap verifikasi dilakukan setelah tahap optimasi proses dengan menggunakan program Design Expert 7.0. Tahap verifikasi bertujuan untuk melakukan pembuktian terhadap prediksi dari nilai respon rancangan proses optimum yang diberikan oleh program Design Expert 7.0. Dari tahapan verifikasi, didapatkan nilai respon aktual untuk dibandingkan dengan prediksi respon yang dihasilkan oleh program Design Expert 7.0. Selain prediksi nilai respon dari setiap solusi formula optimum yang diberikan, program Design Expert 7.0 juga memberikan confident interval untuk setiap nilai prediksi respon pada taraf signifikansi tertentu. Confident interval adalah rentang yang menunjukkan ekspektasi rata-rata hasil pengukuran berikutnya pada taraf signifikansi tertentu, dalam hal ini α 1%. Prediction interval adalah rentang yang menunjukkan ekspekstasi hasil pengukuran respon berikutnya dengan kondisi sama pada taraf signifikansi tertentu, dalam hal ini α 1%. Hasil verifikasi yang dilakukan beserta prediksi dari respon dapat dilihat pada Tabel 9. Tabel 9. Hasil verifikasi dan prediksi solusi terpilih Rancangan Proses terpilih Respon Prediksi Hasil 99% Cl 99% Cl 99% Pl 99% Pl verifikasi low high low high Kadar Protein Data penelitian (Lampiran 8) menunjukkan hasil verifikasi memiliki tingkat kesamaan yang tinggi meskipun tidak sama persis dengan prediksi yang dibuat oleh program Design Expert 7.0. Hasil verifikasi yang didapatkan masih memenuhi 99% 39

17 confident interval yang telah diprediksikan. Oleh karena itu, persamaan yang didapatkan masih dianggap cukup baik untuk menentukan proses optimum dan respon yang didapatkan. Perbedaan yang terjadi antara hasil prediksi dengan respon aktual yang diperoleh dapat disebabkan oleh pengaruh kelabilan alat pemanas pada saat verifikasi dengan saat pengukuran respon yang dilakukan di awal penelitian. Kondisi ini masih dapat diterima mengingat hasil verifikasi yang didapatkan adalah nilai respon sampel, sedangkan prediksi yang diberikan oleh program Design Expert 7.0 adalah perkiraan dari nilai respon populasi. Hasil verifikasi tersebut juga meyakinkan bahwa solusi terpilih satu dengan komponen faktor suhu C, ph 5.6, dan lama waktu proses menit merupakan titik optimal terbaik untuk likuifikasi dengan menggunakan enzim liquozyme supra α- amilase. Suhu optimal yang diperoleh pada penelitian ini mirip dengan suhu terbaik kerja enzim α-amilase yang dilaporkan Wibisono (2004) sebesar 95 C, sedangkan kondisi optimal ph sedikit lebih besar dari yang dilaporkan Wibisono (2004) yaitu ph 5.2. Hal ini dimungkinkan karena perbedaan kondisi enzim yang digunakan pada penelitian ini dengan enzim yang digunakan pada penelitian Wibisono (2004). Untuk lama proses, hasil optimasi menunjukkan waktu yang lebih singkat dari yang dilaporkan Wibisono (2004). Lama waktu yang lebih singkat memungkinkan kerusakan protein tidak terlalu besar. Berdasarkan hasil verifikasi yang dilakukan, rancangan proses terpilih menghasilkan kadar protein sebesar 41.41% lebih tinggi 28.52% dari produk acuannya yaitu tepung koro benguk yang mengandung kadar protein sebesar 32.33%. Kadar protein tepung koro benguk yang telah diproses dengan likuifikasi dengan faktor terpilih menunjukkan peningkatan kadar protein akan tetapi nilainya tidak mencapai kadar maksimal tepung berprotein tinggi sebesar 60%. Akan tetapi, jika dilihat dari klaim komparasi gizi yang dikeluarkan oleh BPOM (2011) yang menyatakan produk dapat diklaim sebagai produk berprotein tinggi apabila mengandung protein 25% lebih tinggi dari produk asalnya. B. Kandungan Gizi dan Rendemen Tepung Koro Benguk Berprotein Tinggi Data penelitian (Lampiran 9) menunjukkan adanya beberapa perbedaan proporsi kandungan gizi antara tepung koro benguk biasa dengan tepung berprotein tinggi yang telah mengalami proses likuifikasi. Perbedaan kandungan gizi tersebut diduga karena adanya perubahan proporsi kandungan gizi selama proses likuifikasi. Tabel perbandingan kandungan gizi dan rendemen tepung koro benguk biasa dan tepung koro benguk berprotein tinggi dapat dilihat pada Tabel

18 Tabel 10. Perbandingan kandungan gizi dan rendemen tepung koro benguk biasa dan tepung koro benguk berprotein tinggi Komposisi % (bk) Tepung koro benguk biasa Tepung koro benguk berprotein tinggi Kadar abu 1.66 ± ± 0.01 Kadar lemak 5.34 ± ± 0.18 Kadar protein ± ± 0.71 Kadar karbohidrat ± ± 0.96 Rendemen ± ±0.60 Kadar air tepung berprotein tinggi lebih kecil daripada kadar air tepung koro benguk. Hal ini disebabkan oleh pengaruh jenis alat yang digunakan untuk pengeringan tepung berprotein tinggi. Alat pengering yang digunakan untuk pengeringan tepung berprotein tinggi adalah spray dryer sehingga karakteristik produk yang dihasilkan sangat kering. Kartika (2009) melaporkan partikel tepung yang dihasilkan dengan alat pengering spray dryer lebih kecil dari partikel tepung yang dikeringkan dengan alat pengering lain seperti drum dryer. Kadar abu mengalami peningkatan pada tepung berprotein tinggi. Peningkatan kadar abu diduga karena tepung koro benguk mendapatkan panas dalam waktu yang cukup lama saat proses likuifikasi. Akinmutimi dan Ukpabi (2008) melaporkan adanya peningkatan kadar abu pada waktu perebusan yang lebih lama (60 dan 90 menit). Selain itu, peningkatan tersebut disebabkan oleh penurunan kadar zat gizi makro lainnya selama likuifikasi seperti lemak dan karbohidrat karena terdegradasi oleh enzim maupun panas. Menurut Miller (1996), kandungan mineral dalam bahan pangan tidak dapat rusak oleh panas, cahaya, agen pengoksidasi, dan ph yang ekstrim sehingga keberadaannya pada tepung berprotein tinggi masih tinggi. Kadar lemak juga mengalami perubahan antara tepung koro benguk dengan tepung berprotein tinggi. Hal ini diduga adanya hidrolisis lemak menghasilkan monogliserida dan digliserida yang memiliki kelarutan di dalam pelarut air relatif lebih tinggi dibandingkan dengan trigliserida. Nawar (1996) menyatakan bahwa hidrolisis ikatan ester pada trigliserida dapat terjadi akibat aktivitas enzim atau akibat panas dan adanya air. Penurunan kadar lemak pada penelitian ini relatif kecil, yaitu sebesar g per 100 g tepung. Perubahan yang paling signifikan adalah perubahan proporsi kadar protein dan kadar karbohidrat. Kadar protein tepung berprotein tinggi meningkat sebesar 9.28 g/100 g dan kadar karbohidratnya turun sebesar g/100 g dari tepung koro benguk. Kondisi ini memang diinginkan karena peningkatan kadar protein secara proporsial dilakukan dengan cara mendegradasi molekul karbohidrat menggunakan enzim α-amilase melalui proses likuifikasi. Dengan terdegradasinya komponen karbohidrat, maka kandungan protein akan meningkat secara proposional. 41

19 Rendemen tepung berprotein tinggi yang dihasilkan dari proses likuifikasi untuk peningkatan protein dari tepung koro benguk sebesar 30.73%. Kadar protein tepung berprotein tinggi ini telah memenuhi syarat BPOM tentang kategori produk pangan yaitu kadar proteinnya lebih tinggi 25% dari produk acuannya. Rendemen yang dihasilkan tersebut tidak jauh berbeda dengan rendemen tepung beras berprotein tinggi yang dihasilkan dari proses peningkatan protein dengan cara enzimatis (Hansen et al. 1981). Selain itu, rendemen tepung berprotein tinggi koro benguk juga hampir sama dengan produk pekatan protein dari koro-koroan yaitu kacang komak sebesar 31.7% (Nafi et al. 2006). C. Karakteristik Fisikokimia Tepung Koro Benguk Varietas Putih Berprotein Tinggi dengan Proses Optimum 1. Densitas kamba Densitas kamba adalah sifat bahan pangan dari tepung-tepungan. Sifat tersebut merupakan perbandingan antara berat bahan dengan volume bahan. Suatu bahan dikatakan kamba apabila nilai densitas kambanya kecil, yang berarti membutuhkan ruang atau volume yang besar untuk berat yang ringan. Menurut Schubert (1987) tepung-tepungan umumnya memiliki densitas kamba sekitar g/ml. Hasil penelitian (Lampiran 10) menunjukkan densitas kamba tepung koro benguk berprotein tinggi masih berada pada kisaran tersebut. Densitas kamba tepung berprotein tinggi yang dihasilkan adalah 0.43 g/ml. Nilai densitas kamba tepung berprotein tinggi ini lebih kecil dibandingkan dengan tepung koro benguk. Berdasarkan penelitian Saputra (2012) densitas kamba tepung koro benguk sebesar 0.51 g/ml. Apabila dibandingkan dengan tepung kedelai komersial yang memiliki densitas kamba 0.38 g/ml (Edema et al. 2005), maka densitas kamba tepung berprotein tinggi koro benguk masih lebih tinggi. Bila diperhatikan dari nilai densitas kamba dari tepung-tepungan tersebut, diduga kandungan protein berpengaruh terhadap nilai densitas kamba. Dimana semakin tinggi kandungan protein pada suatu bahan, maka densitas kambanya akan semakin kecil. Sifat fisik ini penting terutama dalam penyimpanan dan pengemasan. Bahan dengan densitas kamba kecil tidak efisien dari segi tempat penyimpanan maupun pengemasan. Pada bobot yang sama, bahan dengan densitas kamba kecil akan membutuhkan tempat yang lebih luas dibandingkan dengan bahan dengan densitas kamba besar. Tinggi rendahnya densitas kamba dipengaruhi oleh kadar lemak karena lemak memiliki bobot molekul yang relatif besar di dalam sistem bahan pangan. Adebowale et al. (2005) melaporkan adanya kenaikan densitas kamba pada tepung kacang Mucuna sp. yang telah diekstrak lemaknya. 42

20 2. Derajat warna Warna merupakan salah satu atribut visual penting dalam makanan disamping aroma dan tekstur. Salah satu jenis makanan yang memiliki perhatian lebih terhadap warna adalah produk tepung. Suhu pengeringan dan perlakuan proses berpengaruh terhadap kecerahan warna tepung yang dihasilkan (Honestin 2007). Warna tepung berprotein tinggi dari koro benguk tidak terlalu gelap bahkan cenderung cerah. Hal ini dapat memperluas aplikasi penggunaan tepung koro benguk berprotein tinggi pada berbagai jenis produk makanan. Kenampakan tepung berprotein tinggi koro benguk dapat dilihat pada Gambar 13. warna sampel (a) (b) Gambar 13. Visualisasi warna tepung berprotein tinggi: (a) subjektif; (b) Ilustrasi hasil analisis warna pada bola imajiner sistem pewarnaan Hunter L a b Secara visualisasi subjektif, tepung koro benguk berprotein tinggi pada penelitian ini memiliki warna tepung putih kecoklatan. Analisis warna dengan menggunakan alat chromameter menunjukkan bahwa tepung ini memiliki nilai L sebesar 50.04, nilai a sebesar +1.89, dan nilai b sebesar (Lampiran 10). Selain itu, nilai derajat putih sampel sebesar 44.48%. Nilai ini diperoleh dari formula Whiteness. Notasi L menyatakan cahaya pantul yang menghasilkan warna putih (L=0), abu-abu dan hitam (L=100). Nilai L sebesar menunjukkan bahwa tepung tersebut memiliki tingkat kecerahan sedang. Notasi a merupakan warna kromatik campuran merah dan hijau, sedangkan notasi b merupakan warna kromatik campuran kuning dan biru. Jika nilai a dan b yang diperoleh dari hasil penelitian ini diplotkan pada grafik warna, maka terlihat bahwa sampel berwarna kuning kecoklatan (Gambar 13b). Warna tepung berprotein tinggi yang cenderung putih kecoklatan ini diduga disebabkan oleh reaksi pencoklatan non-enzimatis selama pengeringan pada perlakuan pendahuluan dan reaksi kimia yang terjadi selama proses likuifikasi. Pengeringan selama 12 jam pada suhu 50 o C pada penelitian pendahuluan diduga meningkatkan laju reaksi Maillard. Menurut Kumar et al. (2009), pada koro benguk utuh terdapat gula pereduksi. Faktor tersebut menyebabkan terjadinya pencoklatan non-enzimatis pada koro benguk yang dikeringkan. Gambar 14 menunjukkan perbedaan warna koro benguk sebelum dan sesudah dikeringkan. 43

21 (a) (b) Gambar 14. Perbedaan warna koro benguk (a) sebelum dikeringkan dan (b) sesudah Dikeringkan Reaksi pencoklatan non-enzimatis (reaksi Maillard) merupakan reaksi pencoklatan yang terjadi antara amino bebas dari asam amino, peptida, atau protein dan karbonil dari gula pereduksi (Villamiel et al. 2006). Reaksi ini dapat terjadi akibat pemanasan atau selama penyimpanan pada produk yang mengandung gula pereduksi dan protein yang tinggi (BeMiller dan Whistler 1996). Reaksi Maillard merupakan salah satu reaksi yang menyebabkan penurunan nilai gizi protein. Penurunan nilai gizi protein karena terdapat asam amino esensial (seperti L-lisin) yang tidak lagi tersedia bagi tubuh akibat telah bereaksi dengan gula pereduksi. Menurut BeMiller dan Whistler (1996), L-lisin merupakan asam amino esensial yang reaktif karena mempunyai gugus NH 3 + pada karbon epsilon (ε). Asam amino L-lisin dapat bereaksi, baik dalam bentuk asam amino bebas, maupun bagian dari molekul protein. Selain perlakuan pendahuluan, penyebab lain terjadinya reaksi Maillard adalah proses likuifikasi. Proses likuifikasi mendegradasi karbohidrat menjadi komponen yang lebih sederhana yaitu dekstrin. Likuifikasi juga memungkinkan menghasilkan gula sederhana. Gulagula sederhana tersebut, terutama jenis gula pereduksi, memiliki kemungkinan bereaksi dengan protein sehingga terjadi reaksi pencoklatan non-enzimatis. Secara alami, reaksi Maillard terjadi pada produk yang mengandung protein dan gula pereduksi. Namun, laju reaksinya bergantung pada beberapa faktor, antara lain aktivitas air (a w ), ph, suhu, dan komposisi kimia di dalam sistem pangan (Villamiel et al. 2006). Pada penelitian ini, pengeringan dengan suhu 50 o C pada penelitian pendahuluan dan proses likuifikasi produk diduga meningkatkan laju reaksi Maillard. 3. Aktivitas air (a w ) Aktivitas air adalah sejumlah air bebas yang berada dalam bahan pangan. Keberadaan air bebas ini menjadi suatu penentu keamanan pangan karena kerusakan bahan pangan seperti kerusakan kimia, mikrobiologis maupun enzimatis ditentukan dari jumlah air bebas yang diukur dari nilai aktivitas air (a w ). 44