MODIFIKASI PATI GARUT

Transkripsi

1 1 SKRIPSI MODIFIKASI PATI GARUT (Marantha arundinacea) DENGAN PERLAKUAN SIKLUS PEMANASAN SUHU TINGGI-PENDINGINAN (AUTOCLAVING-COOLING CYCLING) UNTUK MENGHASILKAN PATI RESISTEN TIPE III RATIH PRATIWI F FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR

2 2 MODIFIKASI PATI GARUT (Marantha arundinacea) DENGAN PERLAKUAN SIKLUS PEMANASAN SUHU TINGGI-PENDINGINAN (AUTOCLAVING-COOLING CYCLING) UNTUK MENGHASILKAN PATI RESISTEN TIPE III SKRIPSI Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar SARJANA TEKNOLOGI PERTANIAN pada Departemen Ilmu dan Teknologi Pangan Fakultas Teknologi Pertanian Institut Pertanian Bogor Oleh: RATIH PRATIWI F FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR

3 3 INSTITUT PERTANIAN BOGOR FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN MODIFIKASI PATI GARUT (Marantha arundinacea) DENGAN PERLAKUAN SIKLUS PEMANASAN SUHU TINGGI-PENDINGINAN (AUTOCLAVING-COOLING CYCLING) UNTUK MENGHASILKAN PATI RESISTEN TIPE III SKRIPSI Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar SARJANA TEKNOLOGI PERTANIAN pada Departemen Ilmu dan Teknologi Pangan Fakultas Teknologi Pertanian Institut Pertanian Bogor Oleh : RATIH PRATIWI F Dilahirkan pada tanggal 15 Agustus 1986 di Bandar Lampung Tanggal lulus : Menyetujui, Bogor, 2008 Dr. Ir. Sugiyono M.App.Sc Dosen Pembimbing I Didah Nur Faridah STP, M.Si Dosen pembimbing II Mengetahui, Dr. Ir. Dahrul Syah, M.Sc Ketua Departemen Ilmu dan Teknologi Pangan

4 4 Ratih Pratiwi. F Arrowroot (Marantha arundinacea) Starch Modification Through Autoclaving-Cooling Cycling Treatment to Produce Resistant Starch Type III. Under supervision of Dr. Ir. Sugiyono M.App,Sc and Didah Nur Faridah STP., M.Si. ABSTRACT The objective of this research was to modify arrowroot starch to produce resistant starch type III by autoclaving-cooling cycling and to characterize the modified arrowroot starches according to their chemical properties. The research consisted of three steps : arrowroot extraction, starch modification, and chemical characterization. The extraction of arrowroot produced 10.78% starch. Starch modification by autoclaving-cooling cycle(s) was run in 6 different treatments with the aim of observing optimal yield of resistant starch. Resistant starch (RS) was derived from 1, 3, 5 cycle(s) of autoclaving-cooling treatment with different gelatinization periods (15 and 30 minutes) for each cycle. Properties analyzed were starch digestibility, proximate analysis, amylose content, starch content, resistant starch content, and dietary fiber content. Native starch and commercial RS type III (Novelose 330) were also analyzed as a comparison. Based on the starch digestibility, modified starch from 5 cycles, 15 minutes gelatinization period had the lowest digestibility while modified starch from 3 cycles, 15 minutes gelatinization period had no significant difference with commercial RS type III. Those 2 modified starches, native starch, and Novelose 330 were chosen for further chemical analysis. The 4 samples had moisture content below 14%. In addition, the fat content and protein content were below 1% (db). Low fat and protein content were needed to optimize the RS yield. Amylose content of modified starches was not significantly different from native starch. The modification treatment increased the dietary fiber content. The RS content of native starch, Novelose 330, modified starch 3 cycles, 15 minutes gelatinization period, and modified starch 5 cycles, 15 minutes gelatinization period were 2.12% (db), 20.80% (db), 10.91% (db), and 12.15% (db), respectively. It means that repeating autoclaving-cooling cycling could increase RS yield up to 6 times. Keywords : arrowroot, resistant starch, starch modification, autoclaving-cooling

5 5 Ratih Pratiwi. F Modifikasi Pati Garut (Marantha arundinacea) dengan Perlakuan Siklus Pemanasan Suhu Tinggi-Pendinginan (Autoclaving- Cooling Cycling) untuk Menghasilkan Pati Resisten Tipe III. Di bawah bimbingan Dr.Ir.Sugiyono, M.App,Sc dan Didah Nur Faridah, STP., M.Si. RINGKASAN Kajian mengenai sifat fungsional pangan yang berkhasiat untuk kesehatan dan kebugaran semakin meningkat sejalan dengan semakin meningkatnya kesadaran masyarakat akan pentingnya hidup sehat. Umbi-umbian merupakan sumber karbohidrat yang memiliki potensi untuk diversifikasi pangan dan sebagai bahan pangan fungsional di Indonesia. Garut mudah dibudidayakan dan memiliki produktivitas tinggi. Umbi garut diketahui memiliki indeks glisemik rendah sehingga mempunyai potensi yang cukup baik sebagai bahan pangan. Pengolahan garut menjadi pati dapat meningkatkan nilai ekonomis umbi garut. Salah satu cara untuk meningkatkan kegunaan dan nilai tambah pati adalah dengan melakukan modifikasi pati agar diperoleh sifat-sifat yang cocok untuk aplikasi tertentu. Proses modifikasi pati dengan pemanasan suhu tinggi yang digabungkan dengan pendinginan dapat menurunkan daya cerna pati dan meningkatkan kadar pati resisten. Pati resisten telah terbukti baik bagi fungsi fisiologi tubuh, antara lain : menurunkan indeks glikemik, menurunkan kolestrol, dan mengurangi risiko kanker usus sehingga dapat dimanfaatkan untuk pembuatan pangan fungsional. Penelitian ini bertujuan mengetahui pengaruh perlakuan modifikasi secara fisik berupa perlakuan siklus pemanasan suhu tinggi-pendinginan (autoclaving-cooling cycling treatment) untuk menghasilkan pati garut dengan kandungan pati resisten tinggi dan mempelajari karakterisasi sifat kimia pati garut yang telah dimodifikasi. Penelitian ini dilakukan dalam tiga tahap. Pada tahap pertama dilakukan ekstraksi pati garut sebagai bahan baku. Pada tahap kedua dilakukan modifikasi pati garut dengan perlakuan siklus pemanasan suhu tinggi-pendinginan. Proses perlakuan modifikasi pati terdiri dari enam perlakuan untuk menghasilkan pati modifikasi yang mengandung pati resisten tipe III. Perlakuan tersebut yaitu : modifikasi pati 1, 3, dan 5 siklus (dengan waktu gelatinisasi 15 dan 30 menit tiap siklus). Pada pembuatan pati modifikasi 1 siklus, pengeringan dilakukan dengan menggunakan dua jenis alat pengering untuk memilih jenis pengering yang lebih sesuai untuk digunakan dalam mengeringkan pati garut modifikasi. Pada tahap ketiga dilakukan analisis sifat kimia terhadap sampel pati umbi garut yang dimodifikasi dan sampel kontrol positif. Kontrol positif yang digunakan adalah Novelose 330 yang merupakan pati resisten tipe III komersial. Analisis yang dilakukan antara lain : analisis daya cerna pati, analisis proksimat, kadar pati resisten, kadar pati total, kadar amilosa, dan kadar serat pangan. Rendemen pati garut hasil ekstraksi sebesar 10.78%. Rendemen pati garut modifikasi dengan pengeringan menggunakan drum dryer dan evaporator vakum masing-masing adalah 47.78% dan 55.30%. Lama pengeringan masingmasing adalah drum dryer 31 menit/ 100 gram dan evaporator 163 menit/ 100 gram. Berdasarkan data tersebut, pengeringan pati modifikasi selanjutnya menggunakan drum dryer.

6 Pati garut, Novelose 330 dan pati modifikasi 1 siklus dengan waktu gelatinisasi 15 menit, 1 siklus dengan waktu gelatinisasi 30 menit, 3 siklus dengan waktu gelatinisasi 15 menit, 3 siklus dengan waktu gelatinisasi 30 menit, 5 siklus dengan waktu gelatinisasi 15, dan 5 siklus dengan waktu gelatinisasi 30 menit masing-masing memiliki daya cerna 70.69%, 47.85%, 70.81%, 80.02%, 48.44%, 62.08%, 28.35%, dan 33.01%. Pati modifikasi 3 siklus dipilih untuk dianalisis lebih lanjut karena memiliki daya cerna yang tidak berbeda nyata dengan produk pati resisten tipe III komersial berdasarkan analisis ragam. Pati modifikasi 5 siklus juga dipilih karena memiliki daya cerna pati terendah. Waktu gelatinisasi 15 menit pada pati modifikasi 3 dan 5 siklus dipilih karena lama pemanasan yang lebih singkat. Kadar air pati garut, Novelose 330, pati modifikasi 3 dan 5 siklus dengan gelatinisasi 15 menit masing-masing adalah 10.05%, 8.63%, 6.85%, 6.93% dan kadar abunya berturut-turut sebesar 0.31%bk, 0.13%bk, 0.40%bk, dan 0.64%bk. Kadar protein pati garut, Novelose 330, pati modifikasi 3 dan 5 siklus dengan gelatinisasi 15 menit masing-masing 0.23%bk, 0.26%bk, 0.23%bk, dan 0.28%bk, sedangkan kadar lemak berturut-turut sebesar 0.55%bk, 0.42%bk, 0.38%bk, dan 0.37%bk. Berdasarkan by difference, diperoleh kadar karbohidrat sampel berturut-turut sebesar 98.92%bk, 99.20%bk, 98.98%bk, dan 98.72%bk. Kadar pati dari pati garut, Novelose 330, pati modifikasi 3 dan 5 siklus dengan gelatinisasi 15 menit masing-masing 94.89%bk, 83.00%bk, 94.56%bk, dan 94.00%bk. Kadar amilosa sampel tersebut berturut-turut sebesar 18.66%bk, 32.50%bk, 18.69%bk, dan 19.11%bk. Kadar amilosa pati garut dan pati garut yang telah dimodifikasi tidak berbeda nyata. Hal ini memperlihatkan bahwa proses modifikasi tidak menghasilkan perubahan pada kadar amilosa namun perubahan terjadi pada strukturnya. Kadar serat pangan total pati garut, Novelose 330, pati modifikasi 3 dan 5 siklus dengan gelatinisasi 15 menit masingmasing 3.82%bk, 35.89%bk, 13.56%bk, dan %bk, sedangkan kadar pati resisten berturut-turut sebesar 2.12%bk, 20.80%bk, 10.91%bk, dan 12.15%bk. Hasil analisis memperlihatkan bahwa autoclaving-cooling cycling treatment dapat meningkatkan kadar pati resisten tipe III. Berdasarkan hasil analisis ragam kadar pati resisten tipe III pati garut modifikasi 3 siklus dan 5 siklus dengan waktu gelatinisasi 15 menit tidak berbeda nyata. Untuk penerapan di industri, penerapan modifikasi pati 3 siklus 15 menit akan lebih efisien karena mempersingkat lama autoclaving dan waktu pembuatan. 6

7 7 RIWAYAT HIDUP Penulis dilahirkan pada tanggal 15 Agustus 1986 di Bandar Lampung. Penulis adalah putri dari pasangan Bapak Sofyan Arsyad dan Ibu Zaleha, merupakan anak pertama dari tiga bersaudara. Penulis menempuh pendidikan di TK Dolog pada tahun , pendidikan sekolah dasar di SD Negeri 2 Teladan pada tahun , pendidikan sekolah lanjutan tingkat pertama di SLTP Negeri 4 Bandar lampung pada tahun , dan pendidikan sekolah lanjutan tingkat atas di SMU Negeri 2 Bandar Lampung pada tahun Pada tahun 2004, penulis melanjutkan pendidikan di Institut Pertanian Bogor pada Departemen Ilmu dan Teknologi Pangan, Fakultas Teknologi Pertanian yang diterima melalui jalur USMI (Undangan Seleksi Masuk IPB). Selama kuliah di Departemen Ilmu dan Teknologi Pangan, penulis terlibat dalam organisasi IAAS (International Association of Agricultural and Related Science), IDC (IPB Debating Community) dan HIMITEPA (Himpunan Mahasiswa Ilmu dan Teknologi Pangan). Penulis terlibat dalam beberapa kepanitian dan aktif dalam berbagai kompetisi debat, karya tulis nasional dan PIMNAS. Selain itu, penulis berkesempatan mewakili Indonesia dalam The 13 th Tri University International Joint Seminar and Symposium di Chiang Mai University, Thailand. Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknologi Pertanian, penulis menyusun skripsi setelah melakukan penelitian di Techno-Park dan laboratorium Departemen Ilmu dan Teknologi Pangan, FATETA, IPB mulai bulan Februari 2008 sampai bulan Juni 2008, dengan judul Modifikasi Pati Garut (Marantha arundinacea) dengan Perlakuan Siklus Pemanasan Suhu Tinggi- Pendinginan (Autoclaving-Cooling Cycling) untuk Menghasilkan Pati Resisten Tipe III di bawah bimbingan Dr.Ir.Sugiyono.M.App,Sc dan Ibu Didah Nur Faridah STP.,M.Si.

8 8 KATA PENGANTAR Syukur Alhamdulillah penulis panjatkan ke hadirat Allah Subhanahu Wata`ala karena atas limpahan rahmat dan karunianya, penulis dapat menyelesaikan skripsi yang berjudul Modifikasi Pati Garut (Marantha arundinacea) dengan Perlakuan Siklus Pemanasan Suhu Tinggi-Pendinginan (Autoclaving-Cooling Cycling) untuk Menghasilkan Pati Resisten Tipe III. Shalawat dan salam semoga tercurah kepada junjungan kita Nabi Muhammad SAW. Tulisan ini merupakan laporan penelitian yang telah dilakukan penulis di Techno-Park dan Laboratorium Departemen Ilmu dan Teknologi Pangan, Institut Pertanian Bogor. Penulisan skripsi ini tidak terlepas dari bantuan banyak pihak. Oleh karena itu, penulis ingin menyampaikan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada: 1. Keluargaku tercinta: Mama, Papa dan kedua adikku Rifky Prayogie dan Raihan Ferdyanza yang selalu memberikan doa, kasih sayang, nasihat, dan motivasi tiada henti. 2. Dr.Ir.Sugiyono M.App,Sc selaku dosen pembimbing akademik yang telah memberi bimbingan, bantuan, serta nasehat kepada penulis selama perkuliahan, penelitian, dan penyelesaian tugas akhir. 3. Ibu Didah Nur Faridah STP.M.Si selaku dosen pembimbing yang telah membimbing penulis dalam pelaksanaan penelitian dan penulisan. 4. Ibu Dr. Ir. Endang Prangdimurti M.Si atas saran dan kesediannnya menjadi dosen penguji. 5. Seluruh Staf pengajar di Departemen Ilmu dan Teknologi Pangan IPB yang telah membagi ilmunya kepada penulis, semoga ilmu yang diberikan menjadi ilmu yang bermanfaat. 6. Semua teknisi dan laboran Departemen ITP dan Techno-Park: Pak Wahid, Pak Gatot, Pak Rojak, Pak Sobirin, Bu Rubiah, Mas Edi, Pak Iyas, Pak Nur, Pak Basri terima kasih atas bantuan, saran, dan kerja samanya selama penulis melakukan penelitian. 7. Direktorat Jendral Pendidikan Tinggi (DIKTI) yang telah mendanai penelitian ini melalui Program Penelitian Hibah Bersaing.

9 9 8. National Starch Food Innovation atas bantuan pati resistennya 9. Bima Sakti Aswan yang selalu mendampingi, membantu, dan menyemangati penulis. 10. Teman-teman Golongan A ITP 41 dan teman-teman mata kuliah gizi. Terima kasih atas kebersamaannya selama menjalani praktikum di Departemen ITP. 11. Rekan-rekan penulis sesama beswan Djarum, IDC, dan Himitepa terutama divisi DPPI yang selalu yang selalu mendukung dan menyemangati penulis selama kuliah dan penelitian di Departemen ITP ini. 12. Keluarga besar TPG/ ITP angkatan 38, 39, 40, 41, 42, 43 atas kebersamaannya selama ini. Semoga persahabatan kita tidak akan pernah hilang. 13. Dra Alfa Chasanah MA, Dr Rimbawan, Ir Sri Endah Agustina MS atas kepercayaan, motivasi, dan bimbingannya kepada penulis untuk selalu berprestasi. 14. Teman-teman Ponytail Bawah : Uni Neni, Uni Susi, Mba Dian, Mba Umi, Mba Uli, Mba Nana, Sita, Ndhit, Nira atas kebersamaan dan keceriaannya. 15. Sahabat-sahabatku 10sisters serta Ila. Terima kasih selalu mau berbagi kebersamaan, keceriaan, kesedihan, serta terima kasih untuk tiap doa kesuksesannya. 16. Teman lab dan penulisan skripsi : Ade, Tomi, Andri, Lia, Mba Friska, Mba Dian, Amel, Hesti, Ari, Rhais terima kasih atas semangat dan bantuannya 17. Serta semua pihak yang telah membantu penulis semenjak kuliah sampai penulisan skripsi ini, yang tidak bisa penulis tuliskan satu per satu. Penulis menyadari bahwa skripsi ini memiliki banyak kekurangan. Oleh karena itu, penulis mengharapkan saran dan kritik bagi perbaikan selanjutnya. Semoga tulisan ini bermanfaat bagi pembaca dan menjadi amal shalih bagi penulis. Bogor, Agustus 2008 Penulis

10 10 DAFTAR ISI Halaman KATA PENGANTAR... i DAFTAR ISI... iii DAFTAR GAMBAR... v DAFTAR TABEL... vi DAFTAR LAMPIRAN... vii I. PENDAHULUAN... 1 A. LATAR BELAKANG... 1 B. TUJUAN PENELITIAN... 3 C. MANFAAT PENELITIAN... 3 II. TINJAUAN PUSTAKA... 4 A. GARUT... 4 B. KARBOHIDRAT... 6 C. PATI Amilosa dan Amilopektin Gelatinisasi Retrogradasi D. MODIFIKASI PATI Modifikasi Pati Secara Kimia Modifikasi Pati Secara Fisik E. PATI RESISTEN F. SERAT PANGAN III. METODE PENELITIAN A. BAHAN DAN ALAT B. METODE a. Ekstraksi Pati Garut b. Pembuatan Pati Modifikasi b.1. Pembuatan Pati Modifikasi 1 Siklus b.2. Pembuatan Pati Modifikasi 3 Siklus b.3. Pembuatan Pati Modifikasi 5 Siklus c. Analisis Kimia Yang Dilakukan Pada Sampel Pati Modifikasi... 21