III. KERANGKA PIKIRAN DAN HIPOTESIS 3.1. Kerangka Pikiran Salah satu permasalahan yang menyebabkan rendemen gula rendah di pabrik-pabrik gula di Indonesia adalah masalah downtime pabrik yang disebabkan kerusakan mesin yang sudah tua usia teknisnya. Masalah downtime pabrik adalah terhentinya proses produksi sehingga nira yang sedang diolah menjadi terbuang atau tetap digunakan tetapi kadar sukrosa dalam nira sudah sangat rendah akibat kerusakan enzimatis dan mikrobiologis. Upaya yang dapat dilakukan untuk mengatasi masalah tersebut adalah dengan penambahan bahan pengawet ke dalam nira tebu agar kadar sukrosa di dalamnya dapat dipertahankan secara maksimal. Bahan pengawet yang biasa digunakan petani nira tebu adalah bahan pengawet kimia, seperti formalin, Na-metabisulfit dan Na-benzoat (Muchtadi, 1992). Bahan pengawet kimia tersebut terbukti dapat mempertahankan kadar sukrosa. Petani memilih menggunakan bahan pengawet kimia karena mudah didapat, harganya murah dan hanya memerlukan penambahan dalam jumlah yang kecil. Penggunaan bahan pengawet kimia untuk menekan kerusakan nira tebu segar dapat memberikan efek yang tidak baik bagi tubuh dalam jangka panjang. Menurut National Health and Medical Research Council, NH & MRC Australia (1982) dikutip Buckle, et. al (1987), penambahan bahan pengawet kimia pada setiap bagian dari bahan pangan kecuali yang khusus diizinkan dalam standar adalah dilarang. Menurut Sedarnawati et al. (1997) banyak bahan alam yang dapat dijadikan sebagai pengawet pada nira, diantaranya laru janggut, kulit kayu kusambi, kulit batang manggis dan kulit kayu 24 FTIP001640/038
25 nangka. Petani nira aren dan nira kelapa menggunakan akar kawao (Millettia sericea) sebagai pengganti bahan kimia untuk mengawetkan dan memperpanjang umur simpan nira segar. Nira tebu memiliki kesamaan karakteristik dengan nira aren dan nira kelapa sehingga diduga bahwa akar kawao dapat juga dijadikan sebagai bahan pengawet pada nira tebu. Dugaan tersebut dikuatkan oleh penelitian Filianty (2007) yang menjelaskan bahwa akar kawao berpengaruh positif menghambat degradasi sukrosa dalam nira tebu dengan signifikansi di atas 90% untuk setiap faktor yang mempengaruhi kondisi proses pengawetan. Menurut Widipratomo (2006), ekstrak akar kawao pada konsentrasi 5% (v/v) memberikan reaksi inhibisi invertase terbaik. Kinetika inhibisi laju degradasi sukrosa menghasilkan nilai KM dan Vmax yang berbeda seiring dengan peningkatan suhu. Nilai KM dan Vmax tertinggi yaitu pada suhu 50ºC dengan nilai KM 2105,3 g/l dan Vmax 1360,4 µm/min. Menurut Rachma (2006), kondisi terbaik untuk menghambat degradasi sukrosa akibat reaksi invertasi yaitu pada suhu 72,48ºC, nilai ph 6,19 dan konsentrasi akar kawao (Millettia sericea) sebesar 3,49 g. Menurut Dirga (2011), akar kawao mampu menghambat laju pertumbuhan dari Saccharomyces cereviceae dengan konsentrasi yang tinggi, yaitu 60% (v/v) dengan luas areal bening 730,4 mm2. Semakin tinggi konsentrasi yang diberikan maka semakin besar hambatan pertumbuhan Saccharomyces cereviceae. Akar kawao (Milletia sericea sp.) berpotensi sebagai bahan pengawet alami karena mengandung sejumlah senyawa fitokimia. Teknik umum yang paling banyak digunakan untuk memperoleh fitokimia pada suatu tanaman adalah ekstraksi. Ekstraksi dapat menarik komponen kimia yang terdapat dalam simplisia. Metode FTIP001640/039
26 ekstraksi yang paling sederhana adalah metode maserasi. Menurut Wulandari (2011) telah ekstraksi komponen fitokimia ekstrak akar kawao (Millettia sp.) menggunakan empat pelarut, yaitu akuades, etanol, etil asetat dan heksan, dimana hasil yang didapat yaitu etanol merupakan pelarut yang mampu mengekstrak fitokimia paling banyak, yaitu 18 jenis fitokimia. Persentase fitokimia terbesar pada ekstrak akar kawao fraksi larut etanol adalah senyawa myristicin sebanyak 22,32% dan safrol sebanyak 19,12% yang termasuk kedalam golongan senyawa fenilpropene. Pada estil asetat juga terdapat senyawa-senyawa tersebut namun dalam persentase yang lebih kecil, yaitu 2,40% dan 1,07%. Hal tersebut menunjukan bahwa etanol adalah pelarut terbaik diantara heksan, aquades dan etil asetat. Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan oleh beberapa peneliti sebelumnya maka peneliti akan menggunakan teknik ekstraksi pada akar kawao dengan metode maserasi menggunakan pelarut etanol untuk mendapatkan ekstrak fraksi larut etanol yang akan digunakan sebagai penghambat kerusakan pada nira tebu. Percobaan pendahuluan dilakukan dalam empat tahap, yaitu karakterisasi nira tebu, pembuatan dan karakterisasi serbuk akar kawao, pembuatan dan karakterisasi ekstrak akar kawao fraksi larut etanol dan penentuan kisaran konsentrasi ekstrak akar kawao fraksi larut etanol. Prosedur dan hasil percobaan pendahuluan disajikan pada Lampiran 1. Percobaan pendahuluan tahap pertama yaitu karakterisasi nira tebu yang terdiri dari sifat kimia dan sifat fisik. Sifat kimia meliputi nilai ph, gula pereduksi, sukrosa dan total asam, sedangkan sifat fisik meliputi warna aroma, dan kekentalan. Hasil pengamatan menunjukan nira tebu mempunyai ph yang agak asam (ph 5,1), FTIP001640/040
27 gula pereduksi sebesar 0,25%, sukrosa 0,61% dan total asam 4,25 ml NaOH. Sifat fisik pada nira tebu yang dicobakan menunjukan bahwa nira tebu berwarna hijau tua keruh, memiliki aroma khas tebu segar dan bersifat encer atau tidak kental. Berdasarkan hasil karakterisasi sifat kimia dan fisik nira tebu diperlukan upaya persiapan nira tebu sebelum pelaksanaan percobaan berupa penggunakan wadah yang bersih dan steril untuk menghindari kontaminasi mikroorganisme dan penanganan penyimpanan dingin untuk menghindari reaksi kerusakan nira selama transportasi menuju tempat percobaan. Percobaan pendahuluan tahap kedua yaitu pembuatan dan karakterisasi serbuk akar kawao. Serbuk akar kawao yang diperoleh berwarna lebih cerah (coklat muda) dibandingkan warna akar kawao asalnya yang masih berbentuk gaplek (coklat tua). Rendemen pembuatan serbuk akar kawao sebesar 46,72%. Serbuk akar kawao memiliki kandungan air sebesar 10,11%, abu 4,9%, lemak 1,25%, karbohidrat 14,5% dan total N sebesar 68,37%. Kandungan nitrogen yang besar pada serbuk akar kawao tidak menggambarkan jumlah protein seluruhnya, melainkan menggambarkan sebagian besar kadar alkaloid dalam serbuk akar kawao, dimana alkaloid merupakan jenis basa nitrogen. Serbuk akar kawao yang dihasilkan pada tahap ini akan menjadi bahan baku percobaan pendahuluan tahap selanjutnya dan menjadi stok bahan akar kawao karena kadar airnya lebih rendah daripada bentuk gapleknya sehingga dapat disimpan lebih lama pada suhu ruang dalam keadaan udara yang tidak lembab. Percobaan pendahuluan tahap ketiga yaitu pembuatan dan karakterisasi ekstrak kawao. Pembuatan ekstrak akar kawao dilakukan dengan metode maserasi serbuk akar kawao menggunakan pelarut etanol. Etanol merupakan pelarut food- FTIP001640/041
28 grade sehingga cenderung aman bagi kesehatan (Widyawati, 2005). Hasil karakterisasi ekstrak akar kawao fraksi etanol dilakukan menunjukan adanya kandungan alkaloid dan flavonoid, saponin, tannin dan fenol yang kuat. Berdasarkan kandungan tersebut maka diduga ekstrak akar kawao fraksi larut etanol mempunyai kemampuan untuk menghambat kerusakan nira tebu yang besar. Percobaan pendahuluan tahap keempat yaitu penentuan kisaran konsentrasi ekstrak akar kawao fraksi larut etanol. Konsentrasi ekstrak akar kawao yang dicobakan adalah 2,5%; 5%; 7,5% dan 10% (v/v). Hasil percobaan ini menunjukan bahwa nilai ph selama penyimpanan 24 jam pada nira tebu tanpa penambahan ekstrak akar kawao fraksi larut etanol berbeda nyata dengan nira tebu yang ditambahkan ekstrak akar kawao fraksi larut etanol. Nilai ph nira tebu tanpa penambahan ekstrak akar kawao fraksi larut etanol adalah 3,07 sedangkan pada nira yang ditambahkan ekstrak ekstrak akar kawao fraksi larut etanol mempunyai nilai ph 3,93 untuk konsentrasi 2,5% dan nilai ph 4,20 untuk konsentrasi 7,5%. Berdasarkan uji duncan, konsentrasi ekstrak akar kawao 7,5% tidak berbeda nyata dengan ekstrak akar kawao 10%. Untuk itu penambahan ekstrak akar kawao fraksi larut etanol akan dibatasi maksimal 7,5% pada perlakuan percobaan utama dengan interval konsentrasi ekstrak yang lebih kecil mulai dari konsentrasi 2,5%. Berdasarkan hasil-hasil percobaan pendahuluan, maka pada percobaan utama akan dilakukan perlakuan penambahan ekstrak akar kawao fraksi larut etanol dengan konsentrasi 2,5%; 3,75%; 5%; 6,25%; 7,5% (v/v) pada nira tebu. Penghambatan kerusakan nira tebu dilihat berdasarkan parameter perubahan bahan akibat reaksi enzimatik dan mikrobiologi dalam nira tebu, yaitu kadar sukrosa, gula pereduksi, FTIP001640/042
29 total asam, nilai ph dan total mikroba. Pengamatan dilakukan selama 24 jam dengan interval pengamatan setiap 2 jam. 3.2. Hipotesis Berdasarkan kerangka pikiran di atas, maka dapat disusun suatu hipotesis sebagai berikut : Konsentrasi ekstrak akar kawao fraksi larut etanol yang ditambahkan pada nira tebu akan memiliki hubungan yang erat dengan parameter kerusakan nira tebu. FTIP001640/043