Oleh PURYANI F FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR

Transkripsi

1 APLIKASI GELOMBANG MIKRO (MICROWAVE OVEN) DAN GELOMBANG ULTRASONIK SEBELUM PROSES MASERASI BUAH VANILI (Vanilla planifolia Andrews) HASIL MODIFIKASI PROSES KURING Oleh PURYANI F FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR

2 APLIKASI GELOMBANG MIKRO (MICROWAVE OVEN) DAN GELOMBANG ULTRASONIK SEBELUM PROSES MASERASI BUAH VANILI (Vanilla planifolia Andrews) HASIL MODIFIKASI PROSES KURING Oleh PURYANI F SKRIPSI Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar SARJANA TEKNOLOGI PERTANIAN pada DEPARTEMEN TEKNOLOGI INDUTSRI PERTANIAN Fakultas Teknologi Pertanian Institut Pertanian Bogor 2007 FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR

3 INSTITUT PERTANIAN BOGOR FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN APLIKASI GELOMBANG MIKRO (MICROWAVE OVEN) DAN GELOMBANG ULTRASONIK SEBELUM PROSES MASERASI BUAH VANILI (Vanilla planifolia Andrews) HASIL MODIFIKASI PROSES KURING SKRIPSI Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar SARJANA TEKNOLOGI PERTANIAN pada DEPARTEMEN TEKNOLOGI INDUTSRI PERTANIAN Fakultas Teknologi Pertanian Institut Pertanian Bogor Oleh PURYANI F Dilahirkan pada tanggal 21 Desember 1984 Di Magetan Tanggal lulus : 25 Juli 2007 Disetujui Bogor, Agustus 2007 Dr. Ir. Dwi Setyaningsih, MSi Dosen Pembimbing

4 SURAT PERNYATAAN Menyatakan dengan sebenar-benarnya bahwa skripsi yang berjudul APLIKASI GELOMBANG MIKRO (MICROWAVE OVEN) DAN GELOMBANG ULTRASONIK SEBELUM PROSES MASERASI BUAH VANILI (Vanilla planifolia Andrews) HASIL MODIFIKASI PROSES KURING adalah karya saya sendiri dengan arahan dosen pembimbing, kecuali dengan jelas ditunjukkan rujukannya. Bogor, Juli 2007 Yang membuat pernyataan Puryani F

5 DAFTAR RIWAYAT HIDUP Penulis mempunyai nama lengkap Puryani, dilahirkan di Magetan pada tanggal 21 Desember Pada tahun 1997 penulis menyelesaikan pendidikan dasar di SD Negeri Kediren II, pada tahun yang sama penulis melanjutkan pendidikan di SLTP Negeri I Parang dan lulus pada tahun Pada tahun 2003 penulis menyelesaikan pendidikan di SMU Negeri I Magetan dan diterima menjadi mahasiswa Departemen Teknologi Industri Pertanian melalui jalur USMI. Selama menjadi mahasiswa penulis pernah aktif di Korp Sukarela dan menjabat sebagai ketua Hubungan Luar dan Komunikasi pada tahun Pada tahun penulis aktif di Himpunan Mahasiswa Teknologi Industri Pertanian. Pada tahun 2006 penulis mengikuti Lomba Karya Inovasi dan Kreasi Bidang Teknologi yang diadakan oleh Departemen Hukum dan HAM dengan judul Ekstraksi Buah Vanili Setengah Kering. Pada tahun 2007 penulis mengikuti Pekan Kreativitas Mahasiswa dengan judul Ekstraksi dan Pemurnian Enzim Bromelin dari Buah Nanas (Annanas Comosus Merr.) Pada Cream Lotion Penghilang Jerawat. Penulis juga berkesempatan memperoleh beasiswa POM dan Supersemar.

6 KATA PENGANTAR Puji syukur kehadirat Allah SWT karena dengan rahmat dan hidayah-nya penulis dapat menyelesaikan skripsi ini. Skripsi ini disusun berdasarkan hasil penelitian yang penulis lakuakan di Laboratorium Kimia dan Pilot Plan Seafast Center, Laboratorium Pengemasan, laboratorium Pengawasan Mutu, Laboratorium Teknik Kimia dan LDIT, sejak bulan Pebruari sampai dengan Mei Penelitian dan penulisan skripsi ini tidak akan terlaksana dengan baik tanpa bantuan dari beberapa pihak. Oleh sebab itu, penulis menyampaikan ucapan terima kasih kepada : 1. Ibu Dr. Ir. Dwi Setyaningsih, MSi selaku dosen pembimbing atas kebijakan, masukan, dukungan dan bimbingannya selama penulis melakukan penelitian dan penulisan skripsi ini. 2. Ir. Purwoko dan Dr. Ir. Ono Suparno, MT selaku dosen penguji atas saran dan masukan untuk perbaikan skripsi ini. 3. Kedua orang tua penulis Bapak Supeno dan Ibu Samilah, terima kasih atas limpahan kasih sayang dan doa serta dukungannya sehingga penulis bisa menyelesaikan skripsi ini. 4. Kakakku tersayang Mas Manto, adikku tercinta Yuyun Pujiastuti dan Cahyono Saputro, terimakasih atas doa dan semangat yang diberikan kepada penulis. 5. Pak Edi, Pak Sugi, Pak Gun, Mas Diki, Bu Ega, Bu Rini dan Bu Sri serta laboran lainnya di TIN dan Seafast Center, terima kasih atas semua bantuan yang diberikan kepada penulis selama melakukan penelitian. 6. Kak Tarwin dan Kak Hari, terimakasih atas dukungan dan bantuannya selama penulis melakukan penelitian dan penyusunan skripsi. 7. Mbak Neni dan Mbak Mira, terimakasih atas bantuan dan kerjasamanya selama penulis melakukan penelitian dan penyusunan skripsi. 8. Dina, Inung, Listya dan teman-teman wisma Blobo lainnya, terima kasih telah menjadi tempat berbagi suka dan duka selama penulis melakukan penelitian dan penyusunan skripsi ini. i

7 9. Kozi, Deri, Agung, Nurul, Silvie, Niken, Riri dan teman-teman TIN 40, terima kasih atas bantuan, dukungan serta kebersamaan kita selama di Laboratorium serta selama menjalani studi di TIN. 10. Tak lupa juga penulis mengucapkan terima kasih kepada semua pihak yang telah memberikan bantuan dan motivasi kepada penulis. Penulis menyadari bahwa masih banyak kekurangan dalam penyusunan skripsi ini. Oleh karena itu saran dan kritik untuk perbaikan dan kesempurnaan skripsi ini sangat penulis harapkan. Semoga skripsi ini dapat bermanfaat dan memperkaya khasanah ilmu pengetahuan tentang ekstraksi vanili di Indonesia dan khususnya di IPB. Bogor, Juli 2006 Penulis ii

8 DAFTAR ISI KATA PENGANTAR... i DAFTAR ISI... iii DAFTAR TABEL... v DAFTAR GAMBAR... vi DAFTAR LAMPIRAN... vii I. PENDAHULUAN A. LATAR BELAKANG... 1 B. TUJUAN... 3 II. TINJAUAN PUSTAKA A. TANAMAN VANILI... 4 B. KOMPOSISI KIMIA BUAH VANILI... 5 C. MODIFIKASI PROSES KURING... 7 D. EKSTRAKSI VANILI... 9 E. GELOMBANG MIKRO DAN MEKANISME PEMANASAN GELOMBANG MIKRO F. MICROWAVE ASSISTED PROCESS G. GELOMBANG ULTRASONIK III. BAHAN DAN METODE A. BAHAN DAN ALAT B. METODE PENELITIAN IV. HASIL DAN PEMBAHASAN A. PENELITIAN PENDAHULUAN 1. Pengaruh Daya dan Waktu Pemanasan Microwave Oven Terhadap Vanillin dan Gula Pengaruh Daya, Frekwensi dan Waktu Getaran Gelombang Ultrasonik Terhadap Vanillin dan Gula B. PENELITIAN UTAMA Pengaruh Pemanasan Microwave Oven dan Getaran Gelombang Ultrasonik Terhadap Vanillin, Gula dan Waktu Maserasi iii

9 C. KARAKTERISTIK EKSTRAK VANILLIN V. KESIMPULAN DAN SARAN A. KESIMPULAN B. SARAN DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN iv

10 DAFTAR TABEL Tabel 1. Komposisi Kimia Buah Vanili Segar... 6 Tabel 2. Komponen Utama Penyususn Cured Vanili... 7 Tabel 3. Perbandingan Ekstraksi Microwave dan Metode Ekstraksi Yang Lain Tabel 4. Kemampuan Absorpsi Berbagai Pelarut Terhadap Gelombang Mikro Tabel 5. Suhu, Vanillin, dan Gula Tabel 6. Vanillin dan Gula Tabel 7. Karakteristik Ekstrak v

11 DAFTAR GAMBAR Gambar 1. Struktur Kimia Komponen Mayor Flavor Vanilla Gambar 2. Proses Hidrolisis Senyawa Prekursor Vanillin... 8 Gambar 3. Karakteristik Gelombang Mikro Gambar 4. Proses Kuring Gambar 5. Proses Ekstraksi Gambar 6. Maserasi Satu Tahap Gambar 7. Pengaruh Waktu Terhadap Vanillin dan Gula Pada Daya 500, 700, dan 1000 Watt Gambar 8. Pengaruh Waktu Terhadap Vanillin dan Gula Pada Daya 300 Watt Gambar 9. Pengaruh Waktu Terhadap Vanillin dan Gula Pada Daya 100 Watt Gambar 10. Pengaruh Waktu Terhadap Vanillin dan Gula Pada Daya 200 Watt dan Frekuensi 40 KHz Gambar 11. Pengaruh Waktu Terhadap Vanillin dan Gula Pada Daya 200 Watt dan Frekuensi 59 KHz Gambar 12. Pengaruh Waktu Terhadap Vanillin dan Gula Pada Daya 140 Watt dan Frekuensi 40 KHz Gambar 13. Pengaruh Waktu Terhadap Vanillin dan Gula Pada Daya 140 Watt dan Frekuensi 59 KHz Gambar 14. Pebandingan Gula Hasil Ekstraksi Dengan Gelombang Ultrasonik Gambar 15. Perbandingan Vanillin Hasil Maserasi Gambar 16. Perbandingan Vanillin Hasil Maserasi Gambar 17. Perbandingan Vanillin dan Gula Hasil Maserasi Gambar 18. Warna Ekstrak Hasil maserasi vi

12 DAFTAR LAMPIRAN Lampiran 1. Prosedur Analisis Karakteristik Ekstrak Vanili Lampiran 2. Data Microwave Oven Daya 1000 Watt Lampiran 3. Data Microwave Oven Daya 700 Watt Lampiran 4. Data Microwave Oven Daya 500 Watt Lampiran 5. Data Microwave Oven Daya 300 Watt Lampiran 6. Data Microwave Oven Daya 100 Watt Lampiran 7. Data Ultrasonik Daya 200 Watt dengan Frekwensi 40 KHz Lampiran 8. Data Ultrasonik Daya 200 Watt dengan Frekwensi 59 KHz Lampiran 9. Data Ultrasonik Daya 140 Watt dengan Frekwensi 40 KHz Lampiran 10. Data Ultrasonik Daya 140 Watt dengan Frekwensi 59 KHz Lampiran 11. Data Maserasi dengan Pemanasan Microwave Oven Lampiran 12. Data Maserasi dengan Getaran Gelombang Ultrasonik Lampiran 13. Data Total Asam Lampiran 14. Data Lead Number Lampiran 15. Data Abu Lampiran 16. Data Abu Terlarut dan Tidak Terlarut Lampiran 17. Data Alkalinitas Abu Lampiran 18. Analisis Ragam Vanillin Hasil Ekstraksi dengan Microwave Lampiran 19. Uji Lanjut Duncan Rata-rata Vanillin Hasil Ekstraksi dengan Microwave Lampiran 20. Analisis Ragam Vanillin Hasil Ekstraksi dengan Ultrasonik Lampiran 21. Uji Lanjut Duncan Rata-rata Vanillin Hasil Ekstraksi dengan Ultrasonik Lampiran 22. Analisis Ragam Vanillin Hasil Maserasi Lampiran 23. Uji Lanjut Duncan Rata-rata Vanillin Hasil Maserasi vii

13 I. PENDAHULUAN A. LATAR BELAKANG Vanili (Vanilla planifolia Andrews) merupakan salah satu tanaman perkebunan yang bernilai ekonomi tinggi. Vanili mengandung berbagai macam senyawa aromatik dan banyak digunakan pada industri pangan maupun non pangan. Harga vanili segar rata-rata di pasar dalam negeri dari tahun 1999 sampai 2003 bergerak secara fluktuatif. Pada tahun 2003 harga vanili segar melonjak mencapai Rp /kg, sedangkan harga vanili kering pada tahun 2002 cukup tinggi berkisar Rp hingga Rp /kg (Deptan 2004). Informasi harga terakhir (tahun 2007) yang diperoleh dari para petani di Kuningan sebesar Rp /kg untuk vanili basah dan Rp /kg untuk vanili kering. Food and Agriculture Organization (FAO) di dalam Arief (2007) menyatakan bahwa negara Madagaskar merupakan negara penghasil vanili terbesar di dunia. Posisi kedua dipegang oleh Indonesia. Kedua negara tersebut memberikan kontribusi vanili sekitar 82% dari produksi dunia. Perkembangan produksi vanili dunia selama tahun 2000 sampai dengan 2005 menunjukkan pertumbuhan yang berfluktuasi dan cenderung meningkat. Rata-rata pertumbuhan produksi sebesar 10.54% pertahun. Pada tahun 2000, produksi vanili di dunia sebesar ton dan meningkat produksinya hingga mencapai ton di tahun Produksi vanili Indonesia selama tahun 2000 sampai dengan 2005 menunjukkan perkembangan yang cenderung meningkat. Rata-rata pertumbuhan sebesar 8.60% pertahun. Pada tahun 2000, produksi vanili sebesar ton dan meningkat menjadi ton di tahun 2005 (Arief, 2007). Meningkatnya produksi vanili belum diimbangi dengan meningkatnya teknologi pengolahan. Menurut Setyaningsih et al. (2003), modifikasi proses kuring dapat dilakukan untuk perbaikan mutu vanili kering. Modifikasi proses kuring terdiri dari perendaman menggunakan vacuum infiltration dengan aktivator butanol 0.3 M dan sistein M, pelayuan, pengeringan, dan pemeraman. Perendaman dengan aktivator butanol 0.3 M dan sistein M

14 dapat meningkatkan aktivitas enzim β-glukosidase dalam menghidrolosis glikosida khususnya glukovanillin menjadi senyawa volatil yang memiliki aktivitas flavor. Menurut Anggraini (2007), perendaman menggunakan vacum infiltration dapat meningkatkan efektivitas penyerapan butanol dan sistein. Modifikasi proses kuring yang dilakukan Setyaningsih et al. (2003) menghasilkan kadar vanillin tertinggi pada pengeringan I (40 o C, 3 jam) hari ke-5 yaitu 2.8% dengan kadar air ± 70%. Pada pengeringan II (60 o C, 3 jam), kadar vanillin menurun menjadi 1.15% dengan kadar air 35%. Vanili hasil pengeringan I atau yang sering disebut dengan vanili setengah kering tidak mampu disimpan dalam waktu yang lama karena kadar airnya masih tinggi sehingga mudah ditumbuhi jamur, sedangkan vanili hasil pengeringan II tidak mampu mempertahankan kadar vanillin. Anggraini (2007) malakukan modifikasi pengeringan II dengan microwave oven dan pengering absorpsi untuk menciptakan suhu pengeringan yang tidak terlalu tinggi dan diharapkan dapat mempertahankan kadar vanillin yang telah diperoleh pada pegeringan I. vanillin hasil pengeringan absorpsi 0.82%, microwave oven 0.49%, sedangkan kadar vanillin yang telah dicapai pada pengeringan tahap I hari ke %. Hasil modifikasi pengeringan II dengan pengering absorpsi dan microwave oven ternyata juga tidak mampu mempertahankan kadar vanillin yang telah diperoleh pada pengeringan I. Peluang penggunaan gelombang mikro dan gelombang ultrasonik sebelum proses maserasi buah vanili hasil pengeringan I diharapkan sebagai solusi untuk mempertahankan kadar vanillin. Pemanasan dengan gelombang mikro diharapkan mampu menjadikan tekstur buah panili menjadi lebih lunak, sehingga palarut akan lebih mudah berdifusi ke dalam sel. Semakin banyak pelarut berdifusi ke dalam sel, maka semakin banyak vanillin yang dapat terekstrak. Pemanasan yang cepat dengan gelombang mikro diharapkan dapat mencegah penguapan senyawa volatil. Getaran gelombang ultrasonik akan memberikan pengadukan yang intensif terhadap proses ekstraksi. Pengadukan yang ditimbulkan oleh gelombang ultrasonik akan meningkatkan osmosis antara bahan dan pelarut, sehingga meningkatkan proses ekstraksi. Perlakuan 2

15 pemanasan dengan gelombang mikro dan getaran gelombang ultrasonik diharapkan mampu mempercepat waktu maserasi dan menghasilkan ekstrak dengan kualitas yang lebih baik. Komposisi ekstrak dan metode ekstraksi yang dilakukan mengikuti metode ekstraksi Melawati (2006), yaitu ekstraksi menggunakan metode maserasi satu tahap dengan komposisi ekstrak 10 g vanili, pelarut 70% etanol dan 30% air serta penambahan sukrosa 7 g dan gliserin 4.7 ml. Setelah proses maserasi 12 hari, mampu menghasilkan ekstrak dengan kadar vanillin kali lebih tinggi dari pada standar Food Drug and Administrations (FDA) ( g/l, standar FDA g/l). B. TUJUAN Penelitian ini bertujuan untuk mengamati pengaruh penggunaan gelombang mikro (microwave oven) dan gelombang ultrasonik terhadap kadar vanillin, kadar gula pereduksi, dan waktu maserasi vanili hasil modifikasi proses kuring. 3

16 II. TINJAUAN PUSTAKA A. TANAMAN VANILI Tanaman vanili (Vanilla planifolia Andrews) berasal dari Meksiko, Amerika Tengah. Tanaman vanili termasuk anggota famili orchidaceae yang terdiri atas 700 genus dan spesies (Ruhnayat, 2004). Ada tiga jenis vanili yang mempunyai nilai ekonomis yaitu Vanilla planifolia Andrews, Vanilla tahitensis J. W. Moere, Vanilla pompana Schiede. Diantara ketiga jenis vanili tersebut yang paling banyak diusahakan oleh petani-petani di Indonesia maupun di negara-negara lain adalah jenis Vanilla planifolia Andrews (Goodner et al., 2000). Tanaman vanili tumbuh subur di daerah hutan tropis yang basah, khususnya dipinggiran hutan (Rismunandar dan Eka, 2004). Penyebaran tanaman vanili berada pada 20 o LU-20 o LS, dengan ketinggian tanah berkisar antara m dpl. Tanaman vanili membutuhkan 30-50% dari cahaya matahari. Vanili menghendaki suhu lingkungan 9-38 o C dengan kelembaban 60-80%. Curah hujan optimal sekitar mm per tahun. Tipe tanah yang baik untuk pertumbuhan adalah tipe tanah lempung berpasir dan lempung berpasir kerikil dengan ph tanah berkisar antara (Anonim, 2007). Tanaman vanili termasuk golongan tanaman monokotil, berbiji tunggal dan berakar serabut. Akar-akar yang tumbuh pada tiap ruas batang melekat pada pohon yang ditumpangi (pohon penunjang). Bila akar tersebut tumbuh terus memanjang dan sampai ke tanah, maka akan membantu menghisap zatzat makanan dari dalam tanah. Susunan akar dalam tanah, mempunyai perakaran pendek, panjang kurang lebih 1 meter dan tebal kurang lebih 5 mm (Wirawan, 1986). Batang vanili berbentuk sulur dan bisa mencapai panjang 100 meter. Ukuran batang kurang lebih seukuran jari tangan dewasa, berwarna hijau dan mengandung banyak air, beruas-ruas dengan panjang kurang lebih 15 cm. Batang vanili tidak bercabang dan cenderung untuk tumbuh terus ke atas sepanjang pohon penunjangnya. Cabang-cabang baru tumbuh bila pucuk batang dipangkas atau pucuk dilengkungkan ke bawah (Wirawan, 1986).

17 Vanili mempunyai daun tunggal, duduk pada batang secara berselangseling dan membalut batang. Tulang daun sejajar seperti pada tumbuhan monokotil lainnya. Daun berwarna hijau tua, pipih, pada ujungnya meruncing, agak tebal dan liat, panjang antara 9-22 cm, diameter kurang lebih 7 cm (Wirawan, 1986). Bunga vanili tersusun dalam satu tandan. Bunga vanili merupakan bunga sempurna, yaitu mempunyai alat kelamin jantan (androecium) dan alat kelamin betina (gynaocium). Putik pada bunga vanili tertutup oleh selembar daun bunga yang menghambat penyerbukan secara alami. Bunga berwarna kuning kehijau-hijauan dan mengeluarkan wangi lemah. Dalam satu tandan terdapat bunga buah, panjang bunga antara cm, panjang tandan cm. Mekarnya bunga berlangsung hanya dalam satu hari. Satu tangkai bunga mempunyai enam helai daun bunga yang tersusun dalam dua lingkaran (Wirawan, 1986). Buah vanili termasuk buah polong, berwarna hijau, panjang antara cm dan tebal mm. Untuk mendapatkan buah yang bermutu baik, 4-8 polong dibiarkan masak dalam satu tandan dan pemetikan dilakukan pada usia 6-9 bulan setelah penyerbukan (Purseglove et al., 1981). Bila sudah masak dan belum dipanen, buah vanili akan membelah menjadi dua dan mengeluarkan bau harum khas vanili. Buah vanili mempunyai biji sangat kecil, kurang lebih 0.2 mm, berwarna hitam dan tidak terhitung banyaknya (Wirawan, 1986). B. KOMPOSISI KIMIA BUAH VANILI Flavor vanili terbentuk dari sejumlah komponen aromatik yang dihasilkan selama proses kuring. Flavor vanili yang kaya dan lengkap mengandung lebih dari 250 senyawa volatil dan kebanyakan dari senyawa tersebut berperan dalam sifat organoleptik secara keseluruhan. Sebanyak 26 senyawa ditemukan dalam konsentrasi lebih dari 1 ppm. Senyawa yang paling penting adalah 4-hidroksi-3-metoksi benzaldehid (vanillin) %, 4- hidroksi-3-metoksi asam benzoat 0.1%, p-hidroksi asam benzoat 0.02%, p- hidroksi benzaldehid % (Leong dan Darbesy, 1989). 5

18 Buah vanili tersusun oleh bagian pusat yang mengandung biji dan plasenta, serta dibungkus oleh bagian luar yang berdaging. Buah vanili segar hampir tidak mempunyai aroma. Buah vanili segar sebagian besar tersusun atas air. Komposisi kimia buah vanili segar dapat dilihat pada Tabel 1. Tabel 1. Komposisi kimia buah vanili segar Kompisisi Kimia Kandungan (%) Air Karbohidrat 8-20 Lemak 4-15 Kalium Kalsium Klor Nitrogen Magnesium Sumber : Purseglove et al. (1981) Menurut Ranadive (1992), karakteristik flavor dan aroma vanillin terbentuk dengan baik pada cured vanili sebagai hasil perubahan kimiawi dan biokimiawi. Menurut Rao dan Ravishankar (2000), pada vanilli alami dapat diidentifikasi lebih dari 700 senyawa aromatik volatil. Senyawa yang paling utama adalah vanillin. Senyawa volatil lain yang penting adalah asam vanillat, vanillin alkohol, p-hidroksibenzaldehid, asam p-hidroksibenzoat, dan p- hidroksibenzil alkohol. Stuktur kimia komponen utama flavor vanili dapat dilihat pada Gambar 1. Vanillin Asam vanillat Vanillin alkohol p-hidroksibenzaldehid asam p-hidroksibenzoat p-hidroksibenzil alkohol Gambar 1. Struktur kimia komponen utama flavor vanili (Rao dan Ravishankar, 2000) 6

19 Menurut Rao dan Ravishankar (2000), pada vanili yang telah mengalami proses kuring (cured), selain vanillin juga dapat ditemukan protein, gula, serat lignosellulosa, sellulosa, asam organik, monohidroksi fenol, fixed oil, wax, resin, gum, pigmen, mineral, dan essential oil. Komponen yang berperan penting untuk membentuk flavor dan aroma vanili adalah senyawa volatil seperti karbonil, alkohol aromatik, asam aromatik, ester aromatik, fenol, alkohol alifatik, hidrokarbon alifatik, dan terpenoid. Komponen non volatil yang juga berperan membentuk flavor vanilli antara lain tanin, fenol, resin, dan asam amino bebas. Komponen utama penyusun cured vanili dapat dilihat pada Tabel 2. Tabel 2. Komponen utama penyusun cured vanili Komponen gkg -1 (basis kering) Vanillin 20 Asam vanillat 1 p-hidrosibenzaldehid 2 p-hidroksibenzil metil eter 0.2 Gula 250 Lemak 150 Sellulosa Mineral 60 Air 350 Rao dan Ravishankar (2000) C. MODIFIKASI PROSES KURING Modifikasi atau perbaikan proses kuring dimaksudkan untuk meningkatkan kualitas vanili kering. Menurut Purseglove et al. (1981) buah vanili segar tidak memiliki flavor. Flavor vanili secara alami baru terbentuk secara enzimatis setelah proses kuring. Menurut Dignum et al. (2002), komponen aroma fenolik penting pada buah vanili segar berada dalam bentuk glikosidanya. Proses pengeringan dimaksudkan untuk melepaskan aglikon membentuk komponen aroma dalam bentuk bebas. Pada proses pengeringan enzim β-glukosidase berperan penting untuk membentuk flavor. Menurut Odoux (2000), pada proses pengeringan terjadi hidrolisis senyawa prekursor vanillin yaitu glukovanillin (vanillin-β-glukosida) oleh enzim β-glukosidase endogenus. Reaksi hidrolisis tersebut menyebabkan glukovanillin terpecah 7

20 menjadi vanillin dan glukosa. Proses hidrolisis senyawa prekursor vanillin (glukovanillin) oleh enzim β-glukosidase menghasilkan glukosa dan vanillin dapat dilihat pada Gambar 2. Gambar 2. Proses hidrolisis senyawa prekursor vanillin (Odoux, 2000). Pengeringan termodifikasi dilakukan untuk memacu dan meningkatkan aktivitas enzim β-glukosidase endogenus sehingga kadar vanillin dapat ditingkatkan. Menurut Setyaningsih at al. (2003), tahap-tahap pengeringan termodifikasi adalah scratching dan perendaman dengan aktivator enzim sebelum proses pelayuan, pemeraman, pengeringan, dan penuaan. Penggunaan aktivator dapat meningkatkan aktivitas enzim. Menurut Setyaningsih et al. (2003), perlakuan perendaman buah segar dalam aktivator enzim yaitu butanol 0.3 M dan sistein M menghasilkan aktivitas enzim, kadar vanillin, dan kadar gula lebih tinggi bila dibandingkan dengan pengeringan standar (Metode Balitro II). Peningkatan kadar vanillin tertinggi terjadi pada hari ke-5 (2.8%, standar 1.2%). Anggraini (2007) melakukan perbaikan modifikasi proses pengeringan. Pengamatan terhadap aktivitas enzim dilakukan pada buah vanili utuh, sayat dan tusuk. Buah vanili utuh mempunyai rata-rata aktivitas enzim dan kadar vanillin lebih tinggi bila dibandingkan pada vanili sayat dan potong. Perbaikan modifikasi proses pengolahan juga dilakukan dengan cara perendaman menggunakan vacum infiltration selama 10 menit dengan tekanan 5 kpa. Perendaman dengan vacum infiltration dapat meningkatkan absorpsi aktivator 8

21 enzim β-glukosidase ke dalam jaringan vanili, sehingga waktu perendaman menjadi lebih cepat. D. EKSTRAKSI VANILI Ekstraksi adalah salah satu cara untuk memisahkan campuran beberapa zat menjadi komponen-komponen yang terpisah. Ekstraksi dapat dilakukan dengan menggunakan pelarut air atau pelarut organik. Kelarutan zat dalam pelarut tergantung dari ikatan polar dan non polar. Zat yang polar hanya larut dalam pelarut polar, sedangkan zat yang non polar hanya larut dalam pelarut non polar (Winarno et al., 1973). Metode ekstraksi komponen flavor yang sering digunakan adalah maserasi dan perkolasi. Maserasi merupakan metode ekstraksi tradisional. Bahan direndam dalam tangki maserasi selama periode waktu tertentu. Metode ini dapat menghasilkan ekstrak dengan flavor yang baik tetapi kualitasnya tidak memenuhi standar, bisa terjadi kebocoran dan terjadi penguapan. Maserator modern terbuat dari stainless steel atau gelas dilengkapi dengan agitator. Konsentrasi alkohol yang digunakan 60%. Maserator ini mampu menghasilkan ekstrak dengan kualitas yang baik dalam waktu 1-3 bulan. Perkolasi merupakan metode ekstraksi yang dilakukan dengan cara mengalirkan pelarut ke dalam bahan secara kontinyu dengan bantuan pompa (Purseglove et al., 1981). Buah yang diekstrak sebaiknya dipotong cm. Daya ekstraksi akan semakin meningkat dengan semakin kecilnya ukuran bahan, karena kontak antara bahan dan pelarut merupakan proses osmosis yang berjalan lambat. Namun demikian, bahan yang terlalu halus dapat membentuk suspensi dengan pelarut dan dapat terjadi penguapan senyawa volatil yang berlebihan sebelum proses ekstraksi (Ketaren dan Suastawa, 1994). Etanol merupakan pelarut yang paling baik digunakan untuk mengekstrak bahan-bahan alami yang komponen terbesarnya berupa senyawasenyawa polar. Hal ini disebabkan karena etanol memiliki polaritas yang cukup tinggi sehingga kemampuan mengekstrak senyawa-senyawa polarnya cukup tinggi. Purseglove et al. (1981) menyatakan bahwa konsentrasi pelarut juga akan mempengaruhi ekstrak. Penggunaan pelarut alkohol dengan 9

22 konsentrasi kurang dari 35% akan menyebabkan terekstraknya gum sehingga mempersulit penyaringan. Penggunaan alkohol dengan konsentrasi lebih dari 70% akan menghasilkan ekstrak dengan kandungan fixed oil tinggi dan akan mengendap pada bagian bawah ekstrak. Berdasarkan hasil penelitian Sofiah et al. (1986) di dalam Melawati (2006) konsentrasi etanol terbaik adalah 50-60%. Menurut Purseglove et al. (1981), ekstrak vanili adalah larutan hidroalkohol yang mengandung aroma dan flavor terekstrak dari buah vanili. Pada ekstrak tersebut dapat juga ditambah zat pemanis dan pengental seperti gula dan gliserin. Ekstrak vanili minimal mengandung alkohol 35% dan zat terekstrak lainnya dari 1 bagian buah per 10 bagian pelarut. Peraturan pemerintah Amerika Serikat mensyaratkan ekstrak vanili harus mengandung alkohol minimal 35%, 3.79 ekstrak dibuat dari g buah vanili dengan kadar air 25%. Dalam satuan metrik, ekstrak dapat diperoleh dari 10 g buah vanili dengan kadar air 25% dalam 100 ml pelarut dan dikenal dengan istilah single-fold (Purseglove et al., 1981). Menurut Rao dan Ravishankar (2000), fold merupakan satuan konsentrasi ekstrak. Ekstrak single fold terdiri dari vanili per gallon pelarut atau 100 gram vanili per liter pelarut. Menurut Ruhnayat (2003), gula, gliserin dan dekstrin ditambahkan untuk menghambat penguapan alkohol dan menahan aroma vanillin di dalam ekstrak. Menurut Purseglove et al. (1981), gliserin dan gula biasa ditambahkan pada proses ekstraksi untuk meningkatkan viskositas, membantu mengekstrak senyawa aromatik, dan meningkatkan warna. Sebanyak 3.79 liter ekstrak two fold umumnya ditambah 0.45 kg gula dan liter (6% v/v) gliserin. Melawati (2006), menambahkan gula 7 g dan gliserin 4.7 ml pada ekstrak singgle fold dan terbukti mampu meningkatkan kelarutan vanillin. Kualitas ekstrak vanili dipengaruhi oleh penanganan dan penyimpanan buah vanili, seleksi dan pencampuran buah, tingkat pengecilan ukuran, pemeraman yang tepat untuk berkembangnya flavor, metode dan kondisi ekstrak. Melawati (2006) mengekstrak buah vanili setengah kering, yaitu buah vanili yang diperoleh dari pengeringan hari ke-5 dengan oven pada suhu 40 o C 10

23 selama 3 jam per hari. Kandungan air dalam buah berpengaruh terhadap kesempurnaan proses ekstraksi. Pada buah setengah kering, sel-sel buah berada dalam keadaan turgor. Pada saat dalam keadaan turgor sel-sel buah dalam keadaan membengkak. Hal ini menyebabkan permeabilitas sel rendah sehingga proses osmosis berjalan lebih sempurna. Pada buah kering, sel banyak kehilangan air sehingga sel menyusut dan permeabilitas sel tinggi. Proses osmosis akan berjalan lebih lambat. Vanillin terletak di sekitar plasenta dan biji. Jika permeabilitas sel rendah maka pelarut akan lebih mudah berdifusi ke dalam sel. Semakin banyak pelarut kontak dengan vanillin, maka semakin banyak vanillin yang terekstrak (Melawati, 2006). E. GELOMBANG MIKRO DAN MEKANISME PEMANASAN GELOMBANG MIKRO Gelombang mikro merupakan gelombang elektromagnetik yang mempunyai panjang gelombang antara 1.0 cm 1.0 m dan frekwensi antara GHz (Taylor, 2005). Menurut Ramanadhan (2005), gelombang elektromagnetik merupakan energi listrik dan magnet yang bergerak bolak balik (oscillate) dan menghasilkan gelombang yang harmonis. Copson (1975), menyatakan bahwa frekwensi gelombang mikro mempunyai kesamaan dengan gelombang pada radar dan telekomunikasi sehingga untuk menghindari gangguan pada pemakaian radar dan telekomunikasi maka pada tahun 1859 di Genewa, Federal Communications and International Radio Regulation menyetujui empat frekwensi gelombang mikro untuk digunakan dalam industri, sains, kedokteran dan aplikasi lainnya, yaitu 915±25, 2450±13, 5800±75, dan 1250±125 MHz. Diantara frekwensi-frekwensi tersebut yang paling banyak digunakan untuk oven gelombang mikro (microwave oven) 2.45 GHz yaitu pada panjang gelombang cm. Sumber tenaga bagi microwave oven adalah megnetron. Pada frekuensi 2.45 GHz, magnetron bisa menghasilkan daya antara W, bahkan dapat mencapai tingkat maksimum 6-10 kw. 11

24 Gambar 3. Karakteristik gelombang mikro (Taylor, 2005) Setiap jenis bahan mempunyai respon yang berbeda-beda terhadap gelombang mikro. Tidak semua bahan cocok untuk digunakan dalam pemanasan gelombang mikro. Berdasarkan responnya terhadap gelombang mikro, bahan dikelompokkan menjadi tiga jenis, yaitu konduktor, isolator dan dielektrik. Konduktor bersifat memantulkan radiasi, isolator bersifat melewatkan radiasi dan hanya sedikit mengubah energi gelombang mikro, sedangkan bahan dielektrik bersifat menyerap radiasi dan mengubah sebagian energi gelombang mikro menjadi energi panas (Taylor, 2005). Menurut Soesanto (2007), penggunaan energi gelombang mikro pada microwave termasuk mekanisme perpindahan panas secara radiasi. Radiasi merupakan perpindahan panas dari suatu benda ke benda lainnya, tanpa adanya kontak fisik, melalui gerakan gelombang. Menurut Taylor (2005), mekanisme dasar dari pemanasan gelombang mikro disebabkan adanya agitasi molekul-molekul polar atau ion-ion yang bergerak (oscillate) karena adanya gerakan medan magnetik atau elektrik. Adanya gerakan medan magnetik dan elektrik menyebabkan partikel-partikel mencoba untuk berorientasi atau mensejajarkan dengan medan tersebut. Pergerakan partikel-partikel tersebut dibatasi oleh gaya pembatas (interaksi partikel dan ketahanan dielektrik). Hal ini menyebabkan gerakan partikel tertahan dan membangkitkan gerakan acak sehingga menghasilkan panas. Radiasi gelombang mikro berbeda dengan metode pemanasan konvensional. Radiasi gelombang mikro memberikan pemanasan yang merata pada campuran reaksi. Pada pemanasan konvensional dinding oil bath atau 12

25 heating mantle dipanaskan terlebih dahulu, kemudian pelarutnya. Akibat distribusi panas seperti ini selalu terjadi perbedaan suhu antara dinding dan pelarut (Taylor, 2005). F. MICROWAVE ASSISTED PROCESS Microwave assisted process (MAP) merupakan metode ekstraksi menggunakan microwave untuk mengekstrak komponen tertentu. Metode ini banyak diterapkan pada bidang pangan, pertanian, fragrance, dan essential oil. Beberapa bahan yang dapat diekstrak dengan teknologi MAP antara lain bawang putih, ginseng, wijen, mint, beras, ginseng, vanili dan jeruk (Belanger, 1995). Ekstraksi menggunakan microwave lebih menguntungkan bila dibandingkan dengan ekstraksi dengan metode konvensional. Perbandingan metode ekstraksi dengan microwave dan ekstraksi metode konvensional dapat dilihat pada Tabel 3. Tabel 3. Perbandingan ekstraksi microwave dan metode ekstraksi yang lain Parameter Soxhlet Sonication Microwave Supercritical Fluid Berat sampel *(g) Pelarut ** ** Heksan- CO 2 Etanol Volume > pelarut (ml) Volume < bejana (ml) Temperatur Titik didih Temperatur 40, 70, , 200 ( o C) ruang Waktu 16 jam 30 menit detik menit Tekanan Ambient Ambient (atm) Atm Atm Konsumsi energi * Tergantung pada jenis dan konsentrasi sampel * * Diklorometana, aseton, heksan, toluena, dan sikloheksan Belanger, (1995) Menurut Paar (2000), ekstraksi menggunakan microwave dapat menggunakan pelarut tunggal atau campuran dari berbagai macam pelarut. Setiap jenis pelarut mempunyai daya absorpsi terhadap gelombang mikro yang 13

26 berbeda-beda. Kemampuan absorpsi berbagai jenis pelarut terhadap gelombang mikro dapat dilihat pada Tabel 4. Tabel 4. Kemampuan absorpsi berbagai pelarut terhadap gelombang mikro Rendah Sedang Tinggi CCl 4 Aseton Diklorobenzena Benzena Etil asetat 1-Butanol n-heksan Asetonitril Metanol Toluena Khloroform Propandiol Dikhlorometana Air Etanol Tetrahidrofuran DMF Etilenglikol Paar (2000) Pelarut yang digunakan untuk ekstraksi vanili adalah etanol dan air. Etanol (CH 3 CH 2 OH) merupakan suatu alkohol yang mengandung gugus hidroksil (-OH) yang terikat pada atom karbon. Etanol bersifat polar yang dapat dicampur dengan air dan pelarut organik lainnya. Etanol larut dalam air melalui ikatan hidrogen membentuk satu larutan yang sempurna. Titik didih etanol adalah 79 o C dan memiliki berat jenis g/ml. (Anonim, 2007). G. GELOMBANG ULTRASONIK Gelombang ultrasonik (ultrasonic waves) merupakan gelombang mekanik longitudinal dengan frekuensi di atas 20 KHz yaitu daerah batas pendengaran manusia. Gelombang ultrasonik dapat merambat dalam medium padat, cair dan gas. Hal ini disebabkan karena gelombang ultrasonik merupakan rambatan energi dan momentum mekanik, rambatan energi ini berinteraksi tergantung pada molekul dan sifat inersia medium yang dilaluinya (Sitompul, 2005). Untuk menghasilkan gelombang ultrasonik diperlukan suatu tranduser. Tegangan listrik yang diterima tranduser akan diubah menjadi gelombang mekanik. Gelombang mekanik jika mengenai suatu medium akan mengalami perubahan arah atau penguraian, yaitu kemungkinan gelombang akan dipantulkan dengan arah gelombang memenuhi hukum-hukum pemantulan, kemungkinan lain adalah gelombang akan diteruskan atau dibiaskan. Pembiasan tidak akan terjadi jika arah gelombang tegak lurus permukaan medium. Kecepatan gelombang, amplitudo, dan panjang gelombang di dalam 14

27 medium berbeda satu dengan yang lain tergantung sifat-sifat elastik medium yang dilewatinya, sehingga gelombang ultrasonik disebut juga gelombang elastik. Medium yang dilewati gelombang ultrasonik dapat bersifat isotropik dan anisotropik. Medium isotropik merupakan medium yang pengembangan dan penyusutan ketiga bidang dimensinya sama, sedangan medium anisotropik mempunyai medium yang penyusutan dan pengembangan ketiga bidang dimensinya tidak sama. Pada medium yang anisotropik, sifat-sifat gelombang sangat dipengaruhi oleh orientasi medium. Hal ini menyebabkan korelasi antara propagasi gelombang dan arah dari perpindahan partikel (displacement) sangat kompleks. Gelombang ultrasonik yang menembus bidang batas suatu medium, sebagian akan diteruskan (transmisi) dan sebagian akan dipantulkan (refleksi), tergantung sifat-sifat medium itu sendiri. Gelombang yang ditransmisi juga dapat mengalami penyerapan (absorpsi) sehingga arahnya akan menyebar dan merubah beberapa parameter gelombang seperti panjang gelombang dan amplitudo. Gelombang ultrasonik akan menjalar melewati berbagai medium dengan impedansi akustik yang berbeda. Gelombang yang diterima tranduser memiliki intensitas yang lebih kecil dibanding intensitas asalnya. Kondisi ini disebabkan oleh koefisien refleksi dan koefisien transmisi bidang batas dua medium, adanya absorbansi gelombang selama merambat dalam medium. Selama perjalanan dalam medium, intensitas gelombang ultrasonik akan berkurang terhadap jarak yang ditempuh. Penurunan intensitas disebabkan karena penyerapan energi terhadap medium. Aplikasi ultrasonik pada dasarnya menggunakan prinsip yang sama yaitu dengan mengamati sifat akustik gelombang ultrasonik yang dirambatkan melalui medium yang akan dilewati. Sifat-sifat akustik yang biasa diukur adalah kecepatan gelombang dan koefisien atenuasi. Koefisien atenuasi merupakan koefisien yang menyatakan besarnya gaya yang hilang pada saat gelombang merambat melalui suatu medium. Kedua parameter ini selalu tergantung pada sifat-sifat medium yang dilaluinya. Agar tidak mengganggu 15

28 sifat medium, maka gelombang ultrasonik yang digunakan harus memiliki intensitas rendah. Menurut Li et al. (2004), pada saat gelombang merambat, medium yang dilewatinya akan mengalami getaran. Getaran akan memberikan pengadukan yang intensif terhadap proses ekstraksi. Pengadukan akan meningkatkan osmosis antara bahan dan pelarut, sehingga akan meningkatkan proses ekstraksi. Gelombang ultrasonik dengan intensitas tinggi dapat mempercepat peningkatan suhu dan transpotasi massa pada beberapa proses pengolahan pangan dan telah berhasil digunakan pada modifikasi proses pengeringan, pencampuran, homogenisasi dan pengeringan. Getaran dari gelombang ultrasonik mampu mengubah struktur fisik dan kimiawi dari suatu bahan. Pada proses ekstraksi jaringan tanaman, gelombang ultrasonik menyebabkan bergetarnya dinding sel dan membantu melepaskan komponen yang dapat diekstrak dan meningkatkan transport pelarut ke dalam sel tanaman. Shen et al. (2006) menggunakan ekstraksi dengan gelombang ultrasonik untuk menentukan residu pyrethroid yang ada dalam tembakau. Haider dan Karlsson (1999) menggunakan ekstraksi dengan gelombang ultrasonik berkecepatan tinggi untuk mengidentifikasi jumlah bahan aditive yang ada dalam polyethilene. Ekstraksi menggunakan gelombang ultrasonik dengan pelarut kloroform dapat diaplikasikan untuk mengisolasi Chimassorb 944 dari plastik Low Density Poly Ethylene (LDPE), serta Irganox 1010 dan Irgafos 168 dari plastik Medium Density Poly Ethylene (MDPE). 16

29 III. BAHAN DAN METODE A. BAHAN DAN ALAT 1. Bahan Baku Bahan baku yang digunakan pada penelitian ini adalah buah vanili segar (Vanilla planifolia Andrews) yang berumur 6-8 bulan. Buah tersebut diperoleh dari kecamatan Kuningan, kabupaten Cirebon, Jawa Barat. 2. Bahan Kimia Bahan kimia yang digunakan adalah larutan butanol 0.3 M dan sistein M, gliserin 48%, sukrosa, vanillin standar, 0.1 N NaOH, 0.1 N HCl, N Na 2 EDTA, 0.1 N NaCH 3 COO, 0.1 N CH 3 COOH, Pb(CH 3 COO) 2, xylinol orange, indikator PP, indikator methyl orange, etanol p.a, dan etanol teknis 60%. 3. Alat Alat-alat yang digunakan adalah vacum infiltration, waterbath, kain hitam, kotak peram, termometer, oven, microwave oven, ultrasonic cleaning instrument (SK5200LH), spektrofotometer, pipet 200 µl, pipet 1000 µl, milipore 0.45 µm, cawan alumunium, cawan porselin, tanur, destilasi alkohol, desikator, filter flask, pompa vakum, buret, pisau, botol 100 ml, penangas listrik, dan peralatan gelas. B. METODE PENELITIAN 1. Penelitian Pendahuluan Penelitian pendahuluan pada microwave oven dilakukan untuk menentukan kombinasi daya (power level) dan waktu pemanasan yang menghasilkan kadar vanillin dan kadar gula paling tinggi dengan kondisi ekstrak yang baik. Buah vanili yang diekstrak adalah buah vanili setengah kering yang diperoleh dari pengeringan hari ke-5 dengan suhu 40 o C selama 3 jam per hari. Diagram alir proses pengolahan untuk menghasilkan buah vanili setengah kering dapat dilihat pada Gambar 4. Komposisi ekstrak yang dibuat adalah ekstrak single fold yang terdiri dari

30 10 g buah vanili setengah kering (dipotong cm), 70% etanol, 30% air, 7 sukrosa dan 4.7 ml gliserin. Microwave oven yang digunakan pada penelitian ini mempunyai daya total 1000 watt. Power level microwave oven yang tertera pada alat adalah 10% (100 watt), 30% (300 watt), 50% (500 watt), 70% (700 watt) dan 100% (1000 watt). Waktu ekstraksi yang digunakan disesuaikan dengan besarnya pengaruh pemanasan microwave oven dari masingmasing daya terhadap ekstrak yang dihasilkan. Parameter yang diamati adalah kondisi ekstrak, kadar vanillin dan kadar gula. Penelitian pendahuluan pada ultrasonic cleaning instrument dilakukan untuk menentukan kombinasi daya (power level), frekuensi dan waktu ekstraksi yang menghasilkan kadar vanillin dan kadar gula paling tinggi dengan kondisi ekstrak yang baik. Ultrasonic cleaning instrument yang digunakan pada penelitian ini mempunyai daya total 200 watt. Power level yang tertera pada alat adalah 70% (140 watt) dan 100% (200 watt), sedangkan frekuensinya adalah 40 KHz dan 59 KHz. Waktu ekstraksi dilakukan setiap 5 menit sampai 45 menit. Parameter yang diamati adalah kondisi ekstrak, kadar vanillin dan kadar gula. 2. Penelitian Utama Penelitian utama dilakukan untuk menentukan waktu maserasi yang menghasilkan kadar vanillin dan kadar gula paling tinggi. Buah vanili yang diekstrak dan komposisi ekstrak sama dengan penelitian pendahuluan. Ekstrak tersebut diberi perlakuan pemanasan microwave oven dengan daya dan waktu ekstraksi yang menghasilkan ekstrak yang baik dengan kadar vanillin dan kadar gula paling tinggi sesuai dengan penelitian pendahuluan, kemudian dilanjutkan dengan maserasi. Seperti pada microwave oven, kombinasi daya, frekuensi dan waktu ekstraksi dengan ultrasonic cleaning instrument yang menghasilkan ekstrak yang baik dengan kadar vanillin dan kadar gula paling tinggi digunakan untuk memberi perlakuan pada ekstrak sebelum dimaserasi. Diagram alir proses ekstraksi dapat dilihat pada Gambar 5. 18

31 kontrol yang digunakan pada penelitian ini adalah ekstraksi dengan metode maserasi satu tahap Melawati (2006). Maserasi satu tahap merupakan metode maserasi dengan pelarut etanol dan air yang ditambahkan secara bersama-sama. Melawati (2006) membuat ekstrak single fold dengan bahan ekstrak buah vanili setengah kering. Komposisi ekstrak terdiri dari buah vanili 10 g, 70% etanol, 30% air, 7 g sukrosa dan 4.7 ml gliserin. Maserasi dilakukan selama 12 hari pada suhu ruang. Diagram alir masersi satu tahap Melawati (2006) dapat dilihat pada Gambar Prosedur Pengujian dan Analisa Pengujian yang dilakukan terhadap ekstrak vanili terdiri dari analisis kadar vanillin dan kadar gula pereduksi dengan spektrofotometer, total asam dengan metode titrasi, kadar abu dengan metode tanur, alkalinitas abu dengan metode titrasi, abu terlarut dengan metode oven, dan lead number dengan metode titrasi chelotometric. Untuk membandingkan data terbaik menggunakan software SPSS Versi

32 Buah vanili segar 2 kg, ka ± 86% Pencucian Penirisan, ±15 menit Perendaman dalam aktivator (butanol 0.3 M dan sistein 0.1 mm) 10 menit Tekanan vacum (5 kpa) Penirisan, ± 15 menit Pelayuan, 40 o C, 30 menit Penirisan, ± 1 jam Pemeraman, 24 jam Siklus 5 kali Pengeringan, 40 o C, 3 jam Buah vanili ½ kering 1.4 kg, ka ± 80% Gambar 4. Proses Kuring 20

33 Buah vanili ½ kering dipotong cm 10 g Air 30 ml Etanol 60 % 70 ml Gelombang mikro Gelombang ultrasonik Maserasi Sukrosa 7 g Gliserin 99.6%, 4.7 ml Penyaringan Ekstrak vanili single fold 100 ml Ampas 21 Gambar 5. Proses Ekstraksi

34 s Buah vanili ½ kering dipotong cm 10 g Air 30 ml Etanol 60 % 70 ml Maserasi 12 hari Penyaringan Sukrosa 7 g Gliserin 48%, 4.7 ml Ekstrak vanili single fold 100 ml Ampas Gambar 6. Maserasi satu tahap (Melawati, 2006) 22

35 IV. HASIL DAN PEMBAHASAN A. PENELITIAN PENDAHULUAN 1. Pengaruh Daya dan Waktu Pemanasan Microwave Oven Terhadap Vanillin dan Gula Tahap pertama yang dilakukan pada penelitian pendahuluan dengan microwave oven adalah mencari kombinasi daya dan waktu pemanasan yang menghasilkan ekstrak yang baik dengan kadar vanillin dan kadar gula paling tinggi. Sharma et al. (2006) menyatakan bahwa Microwave Assisted Extraction (MAE) yaitu ekstraksi yang mamanfaatkan energi gelombang mikro dari microwave dapat membantu mengekstrak vanillin. Microwave oven yang digunakan pada penelitian ini mempunyai daya total 1000 W. Power level yang terpasang pada microwave oven adalah 10% (100 watt), 30% (300 watt), 50% (500 watt), 70% (700 watt) dan 100% (1000 watt). Semakin tinggi power level dan semakin lama waktu pemanasan, maka panas yang dihasilkan semakin tinggi. Hal ini disebabkan karena daya yang digunakan semakin besar. vanillin (% basis kering) Waktu (menit) Daya 1000 W Daya 700 W Daya 500 W Gula (% basis kering) Waktu (menit) Daya 1000 W Daya 700 W Daya 500 W Gambar 7. Pengaruh waktu terhadap kadar vanillin dan kadar gula pada daya 500, 700, dan 1000 watt

36 Daya dan waktu pemanasan berpengaruh terhadap kadar vanillin dan kadar gula. Pengaruh waktu terhadap kadar vanillin dan kadar gula pada daya 500, 700, dan 1000 watt dapat dilihat pada Gambar 7. Semakin tinggi daya dan semakin lama waktu pemanasan menyebabkan kadar vanillin dan kadar gula semakin naik. Pada penelitian ini, baik penelitian pendahuluan maupun penelitian utama, parameter yang digunakan untuk menentukan kualitas ekstrak vanili adalah kondisi ekstrak, kadar vanillin dan kadar gula pereduksi. vanillin dan kadar gula pereduksi dinyatakan dalam % basis kering. Enzim β-glukosidase bekerja menghidrolisis senyawa prekursor vanillin yaitu glukovanillin menjadi glukosa dan vanillin. Vanillin atau 4-hidroksi- 3-metoksibenzaldehida merupakan senyawa penyusun flavor vanili yang terpenting, sedangkan glukosa merupakan monosakarida yang terdiri dari 6 atom C. Pada atom karbon anomerik glukosa terdapat atom H dan OH bebas. Adanya gugus OH bebas pada atom karbon anomeriknya, maka glukosa termasuk gula pereduksi. Penentuan kadar gula pereduksi dilakukan dengan metode dinitrosalisillic acid (DNS). Gula-gula pereduksi akan bereaksi dengan larutan DNS membentuk senyawa kompleks yang berwarna oranye sampai coklat tua dalam suasana asam. Kepekatan warna yang terbentuk sebanding dengan konsentrasi gula pereduksi yang ada dalam sampel. Suhu berpengaruh terhadap kadar vanillin dan kadar gula pereduksi. Semakin tinggi daya dan semakin lama waktu pemanasan, maka suhu yang dihasilkan semakin tinggi. vanillin dan kadar gula tertinggi serta suhu ekstrak yang dihasilkan dalam waktu 3 menit oleh daya 500, 700 dan 1000 watt dapat dilihat pada Tabel 5. Tabel 5. Suhu, kadar vanillin dan kadar gula Daya (Watt) Suhu ( o C) vanillin (% basis kering) Gula (% basis kering)

37 Berdasarkan pengamatan terhadap kondisi ekstrak yang dihasilkan, daya 500, 700, dan 1000 watt tidak sesuai untuk pemanasan ekstraksi. Daya-daya tersebut manghasilkan panas yang terlalu tinggi sehingga merusak ekstrak. Daya 1000 watt pada menit pertama sudah menyebabkan pelarut mendidih dan keruh, sedangkan pada menit kedua, pelarut menjadi sangat kental dan tercium bau hangus. Daya 700 watt pada menit pertama, kondisi ekstrak masih baik tetapi pada menit kedua pelarut mendidih kemudian menjadi keruh dan sangat kental serta tercium bau hangus. Daya 500 watt pada menit pertama kondisi ekstrak masih baik, pada menit kedua pelarut mendidih tetapi belum keruh, pada menit ketiga pelarut menjadi keruh dan sangat kental. Pemanasan dengan suhu yang terlalu tinggi menyebabkan kerusakan pada ekstrak vanili dan menyebabkan pelarut banyak yang teruapkan. Pemanasan dapat mempercepat proses ekstraksi, tetapi hal ini dapat menyebabkan beberapa komponen flavor yang bersifat volatil menjadi hilang (Anonim, 2007). vanillin (% basis kering) Waktu (menit) gula (% basis kering) Waktu (menit) Gambar 8. Pengaruh waktu terhadap kadar vanillin dan kadar gula pada daya 300 watt 25

38 Daya 300 watt dan 100 watt dicoba untuk mendapatkan kombinasi daya dan waktu pemanasan yang menghasilkan ekstrak yang baik dengan kadar vanillin dan kadar gula paling tinggi. Semakin kecil daya yang digunakan maka suhu yang dihasilkan semakin rendah, sehingga waktu yang dibutuhkan untuk pemanasan semakin lama. Ekstraksi dengan suhu yang lebih rendah diharapkan tidak merusak ekstrak. Sofiah et al. (1986) di dalam Melawati (2006) menyatakan bahwa hasil ekstrak terbaik diperoleh dengan maserasi pada suhu 50 o C. Berdasarkan Gambar 8, pemanasan dengan daya 300 watt dilakukan mulai dari 1 menit sampai dengan 8 menit. Hal ini disebabkan karena ekstrak mendidih setelah pemanasan 9 menit. Pemanasan selama 9 menit menyebabkan ekstrak mendidih sehingga pelarut menjadi keruh, kental dan tercium bau hangus. Berdasarkan hasil pengukuran, daya 300 watt dalam waktu 8 menit menghasilkan ekstrak dengan suhu yang berkisar antara o C. Daya 300 watt menghasilkan ekstrak dengan kadar vanillin dan kadar gula tertinggi pada pemanasan selama 6 menit, yaitu 0.31% dan 3.88%. vanillin dan kadar gula hasil ekstraksi dengan daya 300 watt secara lebih lengkap dapat dilihat pada Lampiran 5. Pada menit ke-7 kadar vanillin dan kadar gula mengalami penurunan. Hal ini disebabkan karena mulai menit ke-7 panas yang dihasilkan terlalu tinggi (lebih dari 50 o C) sehingga menyebabkan vanillin teroksidasi. Teroksidasinya vanillin mnyebabkan penurunan kadar vanillin. Pemanasan yang terlalu tinggi juga menyebabkan terjadinya reaksi mailard. Reaksi mailard merupakan reaksi antara gugus amino protein dengan gugus karbonil gula pereduksi. Reaksi mailard ini menyebabkan gula pereduksi mengalami penurunan. Pemanasan dengan daya 100 watt membutuhkan waktu yang lama. Pengujian kadar vanillin dan kadar gula dilakukan dalam selang waktu 5 menit. Pengaruh waktu terhadap kadar vanillin dan kadar gula pada daya 100 watt dapat dilihat pada Gambar 9. Pemanasan dengan daya 100 watt menghasilkan kadar vanillin dan kadar gula tertinggi dengan waktu pemanasan selama 30 menit, yaitu 0.64% dan 6.26%. vanillin dan 26

39 kadar gula hasil ekstraksi dengan daya 100 watt secara lebih lengkap dapat dilihat pada Lampiran 6. vanillin (% basis kering) Waktu (menit) gula (% basis kering) Waktu (menit) Gambar 9. Pengaruh waktu terhadap kadar vanillin dan kadar gula pada daya 100 watt Berdasarkan hasil pengukuran, daya 100 watt selama pemanasan 40 menit menghasilkan ekstrak dengan suhu yang berkisar antara o C. Sampai waktu pemanasan 40 menit kondisi ekstrak masih baik tetapi pengamatan dihentikan sampai 40 menit karena setelah pemanasan 35 menit kadar vanillin dan kadar gula mengalami penurunan. Penurunan kadar vanillin dan kadar gula ini diduga disebabkan karena terdegradasinya vanillin dan glukosa akibat pemanasan yang terlalu lama. Rahayu (2006) menyatakan bahwa pemanasan dengan suhu dan waktu yang tidak tepat menyebabkan terdegradasinya vanillin dan glukosa sehingga kadar vanillin dan kadar gula mengalami penurnan. Berdasarkan pengamatan terhadap kondisi ekstrak, kadar vanillin dan kadar gula hasil pemanasan microwave oven dengan daya 100, 300, 500, 700, dan 1000 watt, maka diambil kesimpulan bahwa daya yang sesuai untuk pemanasan ekstrak sebelum maserasi adalah 100 dan 300 watt. Daya 27

40 200 watt tidak dicoba karena pada microwave oven sudah ditetapkan daya yang bisa digunakan yaitu 100, 300, 500, 700, dan 1000 watt. vanillin dan kadar gula tertinggi hasil pemanasan microwave oven dengan daya 100 dan 300 watt dibandingkan untuk menentukan daya dan waktu pemanasan yang paling tepat. Dalam hal ini, daya 100 watt yang menghasilkan kadar vanillin dan kadar gula paling tinggi adalah waktu pemanasan selama 30 menit, sedangkan daya 300 watt yang menghasilkan kadar vanillin dan kadar gula paling tinggi adalah waktu pemanasan selama 6 menit. Analisis sidik ragam kadar vanillin hasil ekstraksi dengan microwave oven (Lampiran 18) menunjukkan bahwa perlakuan tidak berpengaruh nyata terhadap kadar vanillin. Meskipun demikian kadar vanillin tertinggi juga dihasilkan dari daya 100 watt dalam waktu 30 menit. Daya 100 watt dengan waktu pemanasan 30 menit menghasilkan kadar vanillin 2.1 kali dan kadar gula 1.6 kali lebih tinggi bila dibandingkan pemanasan dengan daya 300 watt dengan waktu pemanasan 6 menit. Pada penelitian utama pemanasan dengan daya 100 watt selama 30 menit digunakan untuk memanaskan ekstrak sebelum maserasi. Pada umumnya kadar gula pereduksi meningkat seiring dengan meningkatnya kadar vanillin, tetapi kadar gula yang dihasilkan tidak sebanding dengan kadar vanillin yang dihasilkan. Pengaruh aktivator enzim terhadap kadar gula pereduksi berbeda dengan kadar vanillin. Gula pereduksi seperti glukosa yang dihasilkan selama pengolahan vanili tidak dihasilkan dari hidrolisis glukovanillin oleh β-glukosidase saja tetapi juga oleh aktivitas enzim lainnya. Seperti yang dinyatakan oleh Dignum (2002), α-glukosidase, α-monosidase dan β-monosidase juga terdapat pada vanili, selain itu fruktosa juga terdapat sebagai gula pereduksi dalam vanili. 2. Pengaruh Daya, Frekuensi dan Waktu Getaran Gelombang Ultrasonik Terhadap Vanillin dan Gula Alat yang digunakan pada ekstraksi dengan gelombang ultrasonik adalah ultrasonic cleaning instrument. Alat tersebut mempunyai daya total 28

41 200 watt. Power yang sudah dipasang adalah 100% (200 watt) dan 70% (140 watt) dengan frekuensi 40 KHz dan 59 KHz. Tahap pertama yang dilakukan pada penelitian pendahuluan dengan gelombang ultrasonik adalah mencari kombinasi antara daya, frekuensi dan waktu ekstraksi yang menghasilkan ekstrak yang baik dengan kadar vanillin dan kadar gula paling tinggi. Waktu ekstraksi dicoba dengan selang waktu 5 menit. vanillin (% berat kering) Waktu (menit) gula (% berat kering) Waktu (menit) Gambar 10. Pengaruh waktu terhadap kadar vanillin dan kadar gula pada daya 200 watt dan frekuensi 40 KHz Berdasarkan Gambar 10, pada daya 200 watt dan frekuensi 40 KHz kadar vanillin paling tinggi dicapai pada waktu ekstraksi selama 35 menit yaitu sebesar 1.04%, sedangkan kadar gula sampai waktu ekstraksi 45 menit masih terus meningkat. Meskipun kadar gula masih terus meningkat, ekstraksi dihentikan setelah 45 menit karena setelah 40 menit kadar vanillin mengalami penurunan. vanillin dan kadar gula hasil ekstraksi dengan daya 200 watt dan frekuensi 40 KHz secara lebih lengkap dapat dilihat pada Lampiran 7. 29

42 vanillin merupakan parameter utama untuk menentukan kualitas ekstrak vanili. Penurunan kadar vanillin disebabkan karena pemanasan yang terlalu lama sehingga menyebabkan vanillin terdegradasi sehingga kadar vanillin mengalami penurunan. Meskipun suhu yang dihasilkan oleh gelombang ultrasonik selama 45 menit kurang dari 40 o C, pengadukan intensif yang ditimbulkan oleh gelombang ultrasonik mendorong semakin cepatnya proses terdegradasinya vanillin. Pamanasan dan pengadukan yang ditimbulkan oleh gelombang ultrasonik dalam waktu yang terlalu lama diduga juga menyebabkan penguapan sebagian senyawa volatil, sehingga ekstraksi hanya dilakukan sampai 45 menit. vanillin (% basis kering) Waktu (menit) gula (% basis kering) Waktu (menit) Gambar 11. Pengaruh waktu terhadap kadar vanillin dan kadar gula pada daya 200 watt dan frekuensi 59 KHz Berdasarkan Gambar 11, pada kombinasi daya 200 watt dan frekuensi 59 KHz kadar vanillin dan kadar gula tertinggi dicapai pada waktu ekstraksi 40 menit yaitu 1.07% dan 3.92%. vanillin dan kadar gula hasil ekstraksi dengan daya 200 watt dan frekuensi 59 KHz secara lebih lengkap dapat dilihat pada Lampiran 8. vanillin dan kadar gula setelah 40 menit mengalami penurunan. Hal ini disebabkan karena panas 30

43 dan pengadukan yang ditimbulkan oleh getaran gelombang ultrasonik menyebabkan vanillin teroksidasi dan terdegradasi sehingga kadar vanillin mengalami penurunan. Pemanasan juga menyebabkan terjadinya reaksi mailard yang menyebabkan kadar gula mengalami penurunan. Getaran gelombang ultrasonik menimbulkan efek panas. Semakin lama alat beroperasi, maka panas yang ditimbulkan semakin tinggi. Panas ini akan memanaskan dinding tangki dan akan merambat ke ekstrak, dengan perantara air yang ada dalam tangki, sehingga ekstrak selain mendapat pengaruh getaran juga mendapatkan pengaruh panas. Panas memberikan pengaruh positif terhadap proses maserasi, karena salah satu faktor yang berpengaruh terhadap proses maserasi adalah suhu. Pada batas tertentu panas dapat mempercepat proses maserasi, tetapi panas yang terlalu tinggi akan menyebabkan vanillin teroksidasi sehingga kadar vanillin menurun. Selain itu, pengadukan juga menyebabkan terdegradasinya vanillin dan penguapan sebagian senyawa volatil. vanillin (% basis kering) Waktu (menit) gula (% basis kering) Waktu (menit) Gambar 12. Pengaruh waktu terhadap kadar vanillin dan kadar gula pada daya 140 watt dan frekuensi 40 KHz 31

44 Berdasarkan Gambar 12, pada daya 140 watt dan frekuensi 40 KHz, kadar vanillin dan kadar gula meningkat dengan semakin lama waktu ekstraksi. vanillin dan kadar gula tertinggi dicapai pada waktu ekstraksi 40 menit yaitu 1.11% dan 4.34%. vanillin dan kadar gula setelah 40 menit mengalami penurunan. Hal ini disebabkan karena efek panas yang ditimbulkan oleh getaran gelombang ultrasonik menyebabkan vanillin teroksidasi sehingga kadar vanillin mengalami penurunan. Pemanasan juga menyebabkan terjadinya reaksi mailard yang menyebabkan kadar gula mengalami penurunan. vanillin (% basis kering) Waktu (menit) gula (% basis kering) Waktu (menit) Gambar 13. Pengaruh waktu terhadap kadar vanillin dan kadar gula pada daya 140 watt dan frekuensi 59 KHz Berdasarkan Gambar 13, pada daya 140 watt dan frekuensi 59 KHz kadar vanillin tertinggi dicapai pada waktu ekstraksi 40 menit yaitu 1.30%, sedangkan kadar gula sampai 45 menit masih terus meningkat. Meskipun kadar gula masih mengalami peningkatan tetapi ekstraksi dihentikan setelah 45 menit. Hal ini disebabkan karena setelah 40 menit kadar vanillin mengalami penurunan. Parameter utama yang digunakan untuk menentukan kualitas ekstrak vanillin adalah kadar vanillin. Vanillin 32

45 walaupun hanya merupakan salah satu diantara banyak komponen yang menyusun karakter aroma, tetapi merupakan parameter penting untuk menilai mutu vanili. Berdasarkan Gambar 10, 11, 12 dan 13 dapat diamati bahwa getaran dari gelombang ultrasonik dapat membantu mengekstrak vanillin dan glukosa. Hal ini sesuai dengan pernyataan Sharma et al. (2006) yang menyatakan bahwa ultrasonic assisted extraction (UAE) dapat membantu mengekstrak vanillin. Pada saat getaran gelombang ultrasonik diaktifkan maka terjadi pencampuran yang sangat aktif antara bahan dan pelarut. Semakin lama waktu ekstraksi maka kadar vanillin dan kadar gula semakin meningkat sampai titik tertentu. Proses perpindahan panas dari dinding tangki ultrasonic cleaning instrument ke ekstrak terjadi secara konduksi. Menurut Syarief dan Purwayati (1992), perpindahan panas secara konduksi terjadi akibat adanya benturan antara partikel-partikel molekuler (molekul, atom, neutron). Berdasarkan ilmu fisika diketahui bahwa energi kinetik suatu partikel berbanding lurus dengan suhunya. Semakin tinggi suhu suatu partikel, maka semakin tinggi tingkat energi kinetiknya. Pindah panas secara konduksi dapat diklasifikasikan berdasarkan jenis partikel yang berpartisipasi dalam mekanisme tersebut. Secara garis besar ada dua jenis bahan, yaitu logam dan bukan logam. Pada bahan logam elektron-elektron bebas menjadi carrier panas yang utama (isotropik). Pada bahan non logam tidak mengandung elektron bebas, sehingga pindah panas terjadi karena proses getaran atom. Ekstrak vanili termasuk bahan non logam sehingga getaran atom-atom pada buah vanili sangat berpengaruh pada proses perpindahan panas. Untuk menentukan daya dan frekuensi yang menghasilkan kadar vanillin paling tinggi, dilakukan dengan cara membandingkan kadar vanillin paling tinggi dari masing-masing kombinasi daya dan frekuensi. Perbandingan kadar vanilllin tertinggi hasil ekstraksi dengan gelombang ultrasonik dapat dilihat pada Gambar 14. vanillin paling tinggi dihasilkan dari kombinasi daya 140 watt dan frekuensi 59 KHz yaitu 33

46 1.30%. Semakin tinggi frekuensi menyebabkan semakin intensif proses pengadukan sehingga semakin banyak vanillin yang dapat diekstrak. vanillin (% basis kering) watt, 59 KHz 140 watt, 40 KHz 200 watt, 59 KHz 200 watt,40 KHz Waktu (menit) Gambar 14. Perbandingan kadar vanillin hasil ekstraksi dengan gelombang ultrasonik Frekuensi 59 KHz menghasilkan kadar vanillin lebih tinggi bila dibandingkan frekuensi 40 KHz. Semakin tinggi frekuensi maka semakin banyak penetrasi pelarut ke dalam bahan dan semakin banyak materi intraselluler yang dilepaskan. Hal ini sesuai dengan pendapat Shouqin, et al. (2006) dan Li et al. (2004), yang menyatakan bahwa gelombang ultrasonik dapat meningkatkan penetrasi pelarut ke dalam bahan dan mambantu melepaskan materi intraselluler dengan adanya getaran dari dinding sel terutama disebabkan oleh efek mekanik dari gelombang akustik. Pada daya yang sama, frekuensi 59 KHz meghasilkan kadar vanillin lebih tinggi bila dibandingkan dengan frekuensi 40 KHz. Pada daya 200 watt, frekuensi 59 KHz menghasilkan kadar vanillin 1.03 kali lebih tinggi bila dibandingkan frekuensi 40 KHz. Pada daya 140 watt, frekuensi 59 KHz menghasilkan kadar vanillin 1.17 kali lebih tinggi bila dibandingkan frekuensi 40 KHz. Frekuensi merupakan banyaknya getaran yang terjadi setiap detik. Semakin tinggi frekuensi maka semakin banyak getaran yang terjadi setiap detik, sehingga semakin banyak penetrasi pelarut ke dalam bahan. Hal menyebabkan semakin banyak vanillin yang terekstrak. 34

47 Pada frekuensi yang sama, daya 140 watt menghasilkan kadar vanillin lebih tinggi bila dibandingkan daya 200 watt. Pada frekuensi 40 KHz, daya 140 watt menghasilkan kadar vanillin 1.07 kali lebih tinggi bila dibandingkan daya 200 watt. Pada frekuensi 59 KHz, daya 140 watt menghasilkan kadar vanillin 1.22 kali lebih tinggi bila dibandingkan daya 200 watt. vanillin dan kadar gula tertinggi hasil ekstraksi dengan gelombang ultrasonik dapat dilihat pada Tabel 6. Tabel 6. vanillin dan kadar gula Daya (watt) Frekuensi (KHz) Vanillin (% basis kering) Gula (% basis kering) Daya 200 watt menghasilkan kadar vanillin yang lebih rendah bila dibandingkan dengan daya 140 watt. Hal ini disebabkan karena daya 200 watt memberikan energi yang lebih besar bila dibandingkan dengan daya 140 watt sehingga panas yang dihasilkan juga lebih tinggi. Menurut Anggraini (2007), pemanasan dengan suhu tinggi menyebabkan reaksi oksidasi vanillin dan penguapan sebagian senyawa volatil yang telah terbentuk, sehingga menyebabkan rendahnya kadar vanillin. Hasil analisis sidik ragam kadar vanillin hasil ekstraksi gelombang ultrasonik (Lampiran 20) menunjukkan bahwa perlakuan tidak berpengaruh nyata terhadap kadar vanillin. Meskipun demikian kadar vanillin tertinggi juga dihasilkan dari daya 140 watt, frekuensi 59 KHz dalam waktu 40 menit. B. PENELITIAN UTAMA Pengaruh Pemanasan Microwave Oven dan Getaran Gelombang Ultrasonik Terhadap Vanillin, Gula dan Waktu Maserasi Kombinasi daya dan waktu pemanasan dengan microwave oven dan kombinasi daya, frekuensi dan waktu pemberian getaran dengan gelombang ultrasonik yang menghasilkan kadar vanillin paling tinggi dengan kondisi ekstrak yang baik, digunakan untuk memberikan perlakuan pada ekstrak vanili 35

48 sebelum maserasi. Sebagai kontrol digunakan ekstraksi dengan metode maserasi satu tahap Melawati (2006). Berdasarkan penelitian pendahuluan dengan microwave oven, kadar vanillin paling tinggi dihasilkan oleh daya 100 watt dalam waktu 30 menit, sedangkan penelitian pendahuluan dengan ultrasonic cleaning instrument kadar vanillin paling tinggi dihasilkan dari daya 140 watt, frekuensi 59 KHz dalam waktu 40 menit. Melawati (2006), mengekstrak vanili menggunakan metode maserasi satu tahap. Pelarut yang digunakan adalah etanol 60% dan air. Komposisi ekstraknya terdiri dari vanili 10 g, 70% etanol, 30% air, 4.7 ml gliserin, dan 7 g sukrosa. Maserasi satu tahap tersebut mampu mengekstrak vanillin lebih tinggi (rata-rata 2.3 g/l) dibandingkan maserasi dua tahap dengan satu kali penyaringan (rata-rata 2.2 g/l) dan cara maserasi dua tahap dengan dua kali penyaringan (rata-rata 2.0 g/l). Maserasi satu tahap mampu mengekstrak vanillin lebih banyak dibandingkan maserasi dua tahap karena pada maserasi satu tahap etanol dan air ditambahkan secara bersama-sama. Dengan cara ini, penetrasi pelarut ke dalam bahan akan berjalan sempurna. Kelebihan lain maserasi satu tahap adalah mampu menghasilkan rendemen lebih tinggi bila dibandingkan maserasi dua tahap karena pada maserasi satu tahap penyaringan dilakukan satu kali. Volume ekstrak akan berpengaruh terhadap perhitungan kadar vanillin. Volume ekstrak berbanding lurus dengan kadar vanillin. Maserasi satu tahap juga mampu mencegah pertumbuhan jamur pada saat maserasi. Di lingkungan yang kurang bersih, jamur dapat tumbuh pada saat maserasi dengan pelarut 100% air. Jamur menimbulkan aroma buah busuk dan menyebabkan tidak terekstraknya vanillin. Pada penelitian ini maserasi dilakukan selama 12 hari. Hal ini mengacu pada hasil penelitian Melawati (2006), yang menghasilkan kadar vanillin optimum pada maserasi selama 12 hari. Pemanasan dengan microwave oven dan getaran gelombang ultrasonik diharapkan mampu mengekstrak vanili dengan kadar vanillin yang tinggi dan kualitas ekstrak yang baik, serta waktu ekstraksi yang lebih cepat (kurang dari 12 hari). vanillin semakin meningkat dengan semakin bertambahnya waktu maserasi dan akan mengalami penurunan setelah mencapai kadar 36

49 vanillin maksimum (Melawati, 2006). vanillin hasil maserasi dengan pemanasan microwave oven dan gelombang ultarasonik sebelum maserasi dapat dilihat pada Gambar 15. vanillin (% basis kering) Waktu (hari) Microw ave Ultrasonik Gambar 15. Perbandingan kadar vanillin hasil maserasi Berdasarkan Gambar 15, pemanasan pada ekstrak sebelum maserasi dengan microwave oven, mampu menghasilkan kadar vanillin 4.14% setelah maserasi 5 hari. vanillin setelah maserasi 5 hari mengalami penurunan, tetapi pada hari ke-9 mengalami kenaikan dan setelah itu mengalami penurunan sampai hari ke-12. Kenaikan kadar vanillin pada maserasi 9 hari tidak melebihi kadar vanillin pada maserasi 5 hari. Hal ini menunjukkan bahwa kadar vanillin pada maserasi 5 hari merupakan kadar vanillin paling tinggi yang bisa dicapai. Turunnya kadar vanillin kemungkinan disebabkan karena teroksidasinya vanillin menjadi senyawa turunan vanillin yaitu asam vanillat, asam ferulat, dan asam malat. Menurut Rahayu (2006), penurunan kadar vanillin disebabkan oleh degradasi, penguapan vanillin dan proses ekstraksi yang kurang sempurna. Proses ekstraksi yang kurang sempurna menyebabkan pelarut belum mengikat seluruh senyawa pada ekstrak vanili (Purseglove et al., 1981). Pemberian getaran pada ekstrak dengan gelombang ultrasonik sebelum maserasi, mampu menghasilkan ekstrak dengan kadar vanillin 3.57% setelah maserasi 7 hari. vanillin tersebut merupakan kadar vanillin tertinggi yang bisa dicapai selama proses maserasi. Setelah maserasi 8 hari 37

50 kadar vanillin mengalami penurunan sampai maserasi 10 hari. vanillin hasil maserasi 11 hari mengalami kenaikan dan setelah 12 hari mengalami penurunan. Seperti pada maserasi dengan pemanasan microwave oven, turunnya kadar vanillin disebabkan karena teroksidasinya vanillin menjadi senyawa turunan vanillin yaitu asam vanillat, asam ferulat, dan asam malat. 14 gula (% basis kering) Microw ave Ultrasonik Waktu (hari) Gambar 16. Perbandingan kadar gula hasil maserasi Perbandingan kadar gula hasil maserasi dapat dilihat pada Gambar 16. Pemanasan pada ekstrak sebelum maserasi dengan microwave oven, mampu menghasilkan kadar gula 12.44% setelah maserasi 5 hari, sedangkan pemberian getaran gelombang ultrasonik mampu menghasilkan kadar gula 10.07% setelah maserasi 7 hari. gula tersebut merupakan kadar gula tertinggi yang bisa dicapai selama proses maserasi. gula dan kadar vanillin tertinggi diperoleh pada waktu yang sama, yaitu maserasi 5 hari dan maserasi 7 hari. Glukosa sebagai gula pereduksi terbentuk bersamaan dengan terbentuknya vanillin pada saat enzim β-glukosidase menghidrolisis senyawa prekursor vanillin yaitu glukovanillin. Maserasi tanpa pemanasan microwave oven dan getaran gelombang ultrasonik menghasilkan kadar vanillin 3.16% dan kadar gula 9.06%. Nilai kadar vanillin dan kadar gula tersebut digunakan sebagai pembanding (kontrol). 38

51 gula (% basis kering) Microw ave Ultrasonik Kontrol Waktu (hari) Gambar 17. Perbandingan kadar vanillin dan kadar gula hasil maserasi Perbandingan kadar vanillin dan kadar gula hasil maserasi dapat dilihat pada Gambar 17. Ekstrak yang diberi pemanasan dengan gelombang mikro atau gelombang ultrasonik sebelum maserasi mampu menghasilkan kadar vanillin dan kadar gula lebih tinggi bila dibandingkan dengan kontrol. Microwave oven merupakan penemuan besar pada abad ke-20. Oven ini menggunakan gelombang mikro sebagai sumber energinya. Microwave oven mempunyai daya tarik yang tinggi yaitu bisa memasak dalam waktu singkat dan sangat efisien karena hanya memanaskan bahan-bahan yang mempunyai sifat menyerap gelombang mikro, seperti air, etanol dan produk-produk pertanian. Menurut Belanger (1995), ekstraksi dengan pelarut yang memanfaatkan microwave sebagai sumber energi akan memberikan beberapa keuntungan yaitu dapat mengekstrak secara langsung, mempercepat waktu proses, meningkatkan hasil dan kualitasnya, konsumsi energi lebih rendah dan biaya investasi yang lebih murah bila dibandingkan dengan ekstraksi dengan cara konvensional. Setelah maserasi 5 hari, pemanasan sebelum maserasi dengan microwave oven (daya 100 watt, 30 menit) menghasilkan kadar vanillin 1.30 kali lebih tinggi dan kadar gula 1.37 kali lebih tinggi bila dibandingkan dengan kontrol, sedangkan getaran sebelum maserasi dengan gelombang ultrasonik (140 watt, 40 menit), setelah maserasi 7 hari menghasilkan kadar vanillin 1.13 kali lebih tinggi dan kadar gula pereduksi 1.12 kali lebih tinggi bila dibandingkan dengan kontrol. Hal ini membuktikan bahwa perlakuan 39

52 pemanasan dengan gelombang mikro dan getaran dengan gelombang ultrasonik mampu meningkatkan kadar vanillin dan mempercepat waktu ekstraksi. Hasil analisis sidik ragam kadar vanillin hasil maserasi (Lampiran 22) menunjukkan bahwa perlakuan tidak berpengaruh nyata terhadap kadar vanillin. Meskipun demikian, kadar vanillin tertinggi juga dihasilkan oleh hasil maserasi 5 hari dengan pemanasan microwave oven sebelum maserasi. Haider dan Karlsons (1999), melakukan ekstraksi dengan gelombang ultrasonik dan microwave oven menggunakan campuran pelarut polar dan mampu mengekstrak bahan antioksidan dalam waktu menit serta mendapatkan lebih dari 99% senyawa poly(olefins). Berdasarkan Gambar 17, pemanasan dengan microwave oven sebelum maserasi menghasilkan kadar gula dan kadar vanillin lebih tinggi serta waktu lebih cepat bila dibandingkan dengan getaran gelombang ultrasonik. vanillin hasil maserasi 5 hari dengan pemanasan microwave oven sebelum maserasi, menghasilkan kadar vanillin 1.16 kali lebih tinggi bila dibandingkan hasil maserasi 7 hari dari ekstrak yang diberi perlakuan berupa getaran gelombang ultrasonik sebelum maserasi. Hal ini sesuai dengan pernyataan Kornilova dan Mele (2003), bahwa ekstraksi dengan microwave lebih efisien, lebih cepat dan lebih intensif dalam hal tenaga kerja bila dibandingkan dengan ekstraksi dengan gelombang ultrasonik. Ekstraksi dengan microwave mampu menghasilkan produk lebih banyak, menghemat pelarut dan waktu yang digunakan lebih cepat. Apabila perbandingan dilakukan berdasarkan nilai rata-rata, maka pemanasan dengan gelombang mikro dan getaran gelombang ultrasonik sebelum maserasi, menghasilkan rata-rata kadar vanillin dan kadar gula setelah maserasi yang tidak jauh berbeda. Pemanasan dengan gelombang mikro sebelum maserasi menghasilkan rata-rata kadar vanillin dan kadar gula 2.39% dan 7.75%, sedangkan getaran dengan gelombang mikro sebelum maserasi menghasilkan rata-rata kadar vanillin dan kadar gula 2.49% dan 7.62%. 40

53 Gambar 18. Warna ekstrak hasil maserasi Ekstrak yang dihasilkan dari proses maserasi mempunyai aroma dan warna yang hampir sama. Ekstrak tersebut mempunyai aroma khas vanilli dan warnanya kuning kecoklat-coklatan. Warna ekstrak dapat dilihat pada Gambar 18. Gambar tersebut paling kiri menunjukkan ekstrak yang sebelum maserasi diberi pemanasan dengan gelombang mikro, gambar yang tengah merupakan ekstrak yang sebelum maserasi diberi getaran dengan gelombang ultrasonik, sedangkan gambar paling kanan merupakan kontrol. Semakin bertambahnya waktu maserasi, aroma khas vanilli yang ditimbulkan semakin kuat, tetapi setelah 5-7 hari aroma khas vanilli semakin berkurang. Hal ini sesuai dengan kadar vanillin yang ditunjukkan pada Gambar 15. Pada maserasi 5 hari kadar vanillin dengan pemanasan microwave oven sebelum maserasi menghasilkan kadar vanillin tertinggi, sedangkan maserasi dengan getaran gelombang ultrasonik sebelum maserasi, kadar vanillin tertinggi diperoleh pada maserasi 7 hari. Warna kuning kecoklatcoklatan semakin kuat dengan semakin bertambahnya waktu maserasi. Hal ini disebabkan karena semakin bertambahnya waktu maserasi, maka semakin banyak pigmen vanili yang ikut terekstrak. C. KARAKTERISTIK EKSTRAK VANILLIN Karakteristik ekstrak yang diberi pemanasan dengan gelombang mikro atau getaran dengan gelombang ultrasonik sebelum maserasi serta kontrol dapat dilihat pada Tabel 6. 41