IV. METODOLOGI PENELITIAN A. WAKTU DAN TEMPAT Penelitian ini dilakukan di divisi Research and Development PT Frisian Flag Indonesia, yang beralamat di Jalan Raya Bogor Km 5, Kelurahan Gedong, Pasar Rebo, Jakarta Timur selama empat bulan dari 1 Februari 2011 hingga 31 Mei 2011. B. BAHAN DAN ALAT Bahan baku utama yang digunakan adalah susu bubuk yang diproduksi PT Frisian Flag Indonesia. Bahan untuk analisis kadar lemak bebas adalah petroleum benzene, dan etanol. Bahan untuk analisis bilangan peroksida adalah larutan 1-chlorobutane-methanol, larutan iron (II) chloride, larutan ammonium thiocyanate, HCl 10 mol/l, dan aquades. Bahan untuk analisis indeks non solubilitas adalah aquades. Alat yang digunakan adalah inkubator suhu 30 o C, 40 o C dan 55 o C, neraca analitik, sudip. Alat yang digunakan untuk analisis kadar lemak bebas adalah cawan aluminium, oven 105 o C, gegep, corong, dan kertas saring. Alat yang digunakan untuk analisis bilangan peroksida adalah labu takar, pipet mikro, pipet mohr, erlenmeyer, erlenmeyer asah bertutup, air cooler, heater 55 o C, spektofotometer, kuvet, bulb, gelas ukur, dan kertas saring. Alat untuk analisis indeks non solubilitas adalah homogenizer, gelas piala, sentrifuse, tabung sentrifuse berskala, pipet tetes dan gelas ukur. C. METODE PENELITIAN Penelitian ini dibagi menjadi beberapa tahap, yaitu tahap I adalah analisis fisikokimia untuk menentukan parameter mutu kritis susu bubuk, tahap II adalah analisis sesuai parameter yang sudah ditetapkan pada tahap I, dan tahap III adalah penentuan laju reaksi penurunan mutu susu bubuk. 1. Analisis fisikokimia awal Analisis awal dilakukan untuk memastikan bahwa mutu susu bubuk secara fisik dan kimia sesuai dengan spesifikasi produk. Dalam penelitian ini, analisis awal dilakukan untuk mengetahui parameter yang paling cepat berubah yang kemudian akan ditetapkan sebagai parameter mutu kritis awal. Parameter kerusakan ditunjukkan oleh hasil analisis terhadap susu bubuk yang melebihi standar atau merupakan parameter yang menjadi tolak ukur penerimaan konsumen. Analisis yang dilakukan, yaitu: a. Analisis Kimia 1) Kadar air (AOAC, 1995) Analisis kadar air dilakukan dengan metode oven. Cawan kosong dikeringkan dalam oven pada suhu 105 C selama 15 menit, kemudian ditimbang.
Sebanyak 2-3 gram sampel dimasukkan dalam cawan yang telah dikeringkan dan diketahui bobotnya. Cawan berisi sampel tersebut dikeringkan dalam oven dengan suhu 105 C selama 3 jam. Selanjutnya cawan berisi contoh yang telah kering dipindahkan ke desikator, didinginkan selama 15 menit dan ditimbang bobot akhirnya. Kadar air dihitung berdasarkan kehilangan bobot, yaitu selisih bobot awal dan bobot akhir. Kadar air (g/100 g bahan basah) = Kadar air (g/100 g bahan kering) = dimana : W = bobot contoh sebelum dikeringkan (g) W1 = bobot contoh + cawan kering (g) W2 = bobot cawan kosong (g) 2) Kadar lemak (AOAC, 2006) Metode yang digunakan pada penetapan kadar lemak adalah metode Mojonnier dengan prinsip gravimetri dan alat Mojonnier Tester. Sampel susu ditimbang sebanyak satu gram dan dimasukkan ke tabung Mojonnier kemudian dilarutkan dengan 9 sembilan ml akuades panas lalu ditambahkan 2 ml amonia 20% dan 10 ml etanol yang dicampur dengan indikator Brom Cresol Purple (BCP) kemudian diekstrak dengan 20 ml dietil eter dan 25 ml petroleum benzene, lalu disentrifugasi selama dua menit dengan kecepatan 1000 rpm. Setiap penambahan pereaksi, tabung Mojonnier disumbat lalu dikocok dengan shaker. Proses sentrifugasi akan menghasilkan dua lapisan yaitu lapisan atas dan lapisan bawah. Lapisan bawah akan diekstrak dua kali lagi untuk memperbesar ketelitian. Tahapan ekstraksi kedua dan ketiga sama seperti ekstraksi pertama hanya berbeda pada penambahan pereaksi, dimana pada ekstrasi kedua, lapisan bawah hasil ekstraksi pertama ditambahkan 5 ml etanol 96% dan 20 ml dietil eter serta 20 ml petroleum benzene sedangkan pada ekstraksi ketiga ditambahkan 10 ml dietil eter dan 10 ml petroleum benzene. Supernatan dari setiap hasil ekstraksi dimasukkan ke cawan aluminium yang telah diketahui bobot kosongnya dan dipanaskan di atas hotplate hingga diperoleh bobot konstan. Berat residu dinyatakan sebagai berat lemak dalam contoh. (bobot cawan lemak) - bobot cawan % Lemak = x100 % bobot sampel kosong 3) Kadar protein (AOAC, 1990) Metode yang digunakan adalah metode Kjeldahl. Metode ini menganalisis kadar protein kasar dalam bahan makanan secara tidak langsung berdasarkan kadar nitrogennya. Persen protein dihitung dengan mengalikan hasil 14
analisis dengan faktor konversi (6.38). Nilai faktor konversi 6.38 berdasarkan pada protein murni yang mengandung 15.67% nitrogen pada produk susu (Winarno, 2008). Prinsip metode ini adalah destruksi, destilasi dan titrasi. Dekomposisi senyawa nitrogen organik melalui tahap destruksi dengan asam sulfat pekat dan katalis membentuk ammonium sulfat, kemudian didestilasi dengan natrium hidroksida membentuk gas ammonia yang bereaksi dengan asam borat. Banyaknya asam borat yang bereaksi dengan ammonia dapat diketahui melalui tahap titrasi menggunakan larutan asam klorida dengan indikator Conway (Brom Cresol Green : Metil Merah 1:1). Titik akhir titrasi ditandai dengan terbentuknya warna merah muda. Sebanyak 0.6 gram sampel dimasukkan ke dalam tabung pedal dan diletakkan pada digestion block, kemudian ditambahkan 2 butir tablet kjeldahl (mengandung K 2 SO 4 dan CuSO 4 ) dan 20 ml asam sulfat pekat, larutan dikocok hingga larut dan didiamkan selama 5 menit. Scrubber cup dipasangkan pada digestion block dan digestion block diletakkan pada FOSS Digestor, kemudian sampel didestruksi selama 3 jam (1 jam pada suhu 200 o C dan 2 jam pada suhu 400 o C). Setelah dingin ditambahkan 50 ml akuades. Tahap selanjutnya yaitu destilasi dilakukan dengan penambahan natrion hidroksida 40%. Gas ammonia yang dihasilkan ditampung dengan menggunakan larutan asam borat 3%. Sampel dititrasi menggunakan HCl 0.1 N dan hasil titrasi ditampilkan di layar. Penetapan blanko dilakukan dengan cara yang sama tanpa menggunakan sampel. Adapun perhitungan kadar protein: Vol HCl (sampel - blanko) x N HCl x BM x FK % protein= x 100 % mg sampel FK = Faktor konversi (untuk produk susu bubuk = 6.38) 4) Kadar lemak bebas (ISO, 2008) Analisis kadar lemak bebas dilakukan dengan metode gravimetri. Sebanyak 2-3 gram sampel susu bubuk ditimbang dalam erlenmeyer kemudian ditambahkan 100 ml petroleum benzene sambil dikocok agar terekstrak. Kemudian larutan disaring dan ke dalam erlenmeyer ditambahkan lagi 20 ml petroleum benzene untuk membilas kemudian disaring ke dalam cawan aluminium yang telah diketahui bobot kosongnya. Cawan berisi sampel dipanaskan hingga seluruh petroleum benzene habis menguap. Cawan yang telah didinginkan pada desikator selama 15 menit kemudian ditimbang bobotnya. Kadar lemak bebas dihitung berdasarkan selisih bobot awal dan akhir cawan. Kadar lemak bebas (%) = dimana: W = bobot contoh (g) W1 = bobot cawan kosong (g) W2 = bobot lemak bebas + cawan (g) 15
5) Keasaman (IDF, 1988) Analisis keasaman dilakukan dengan pengukuran ph. Sampel susu bubuk sebanyak 10 gram dilarutkan dengan 100 ml aquades sehingga konsentrasinya 10% kemudian diukur keasamannya menggunakan ph-meter. 6) Bilangan peroksida (IDF, 1991) Analisis dilakukan menggunakan metode spektrofotometri. Pengukuran bilangan peroksida diawali dengan pembuatan kurva standar FeCl 3. Larutan induk diencerkan hingga konsentrasi 10, 20, 30, 40, 50 μg/ml. Masing masing ditambahkan larutan ammonium thiocyanate dengan perbandingan 1:1. Campuran larutan dipanaskan pada suhu 55 o C selama 5 menit dan didinginkan pada desikator selama 8 menit untuk kemudian diukur dengan spektrofotometri pada panjang gelombang 510nm. Hasil pengukuran dibuat persamaan garisnya. Untuk pengukuran sampel, sebanyak 1.25 gram sampel ditimbang ke dalam erlenmeyer asah kemudian ditambahkan 25 ml larutan 1-chlorobutanemethanol dan diaduk selama satu menit. Sampel dipanaskan pada suhu 55 o C selama lima menit kemudian didinginkan pada desikator selama 10 menit dan disaring dengan kertas saring ke dalam erlenmeyer sehingga diperoleh ekstrak sampel. Sebanyak 3 ml ekstrak sampel dipipet ke dalam erlenmeyer yang lain dan 3 ml larutan 1-chlorobutane-methanol ke dalam erlenmeyer lainnya sebagai blanko. Tujuh ml larutan 1-chlorobutane-methanol ditambahkan ke dalam sampel dan blanko. Sebanyak 0.1 ml campuran larutan iron (II) chloride ammonium thiocyanate dipipet ke dalam sampel dan blanko. Sampel dan blanko dipanaskan pada suhu 50 o C selama dua menit dan didinginkan pada desikator selama 8 menit kemudian diukur nilai peroksidanya menggunakan spektrofotometer pada panjang gelombang 510 nm. Hasil pengukuran diplotkan ke kurva standar FeCl 3 untuk menghitung bilangan peroksidanya. b. Analisis Fisika 1) Sieve test (IDF, 1988) Analisis sieve test dilakukan menggunakan penyaring dengan ukuran mesh tertentu untuk mengetahui besaran partikel dari produk susu bubuk. Pengujian dilakukan dengan menyaring susu bubuk dengan rentang ukuran saringan yang telah ditentukan. Ukuran partikel ini akan mempengaruhi densitas kamba dari susu bubuk. Tiap penyaring pada alat shaker ditimbang bobot kosongnya. Sebanyak 50 gram sampel susu bubuk ditempatkan di penyaring paling atas yang sudah dipasang pada alat shaker. Kunci susunan penyaring pada alat shaker dan nyalakan alat agar bergoncang selama 5 menit. Setiap penyaring ditimbang lagi bobotnya yang berisi sampel dan usahakan tidak ada partikel bubuk yang menempel di bagian bawah saringan. Persentase susu bubuk yang tertinggal di saringan paling atas dihitung sebagai persen sieve test. 16
2) Densitas kamba (IDF, 1988) Analisis densitas kamba dilakukan untuk mengetahui ruang dalam kemasan yang dibutuhkan oleh produk dengan berat tertentu. Tabung silinder kosong dipasangkan pada alat tapping dan ditimbang bobot kosongnya kemudian diisikan sampel susu bubuk sebanyak 100 gram ke dalam tabung. Tapping dilakukan sesuai dengan jenis susu bubuk yang akan diukur yaitu antara 100 1250 ketukan. Setelah tapping, tabung silinder ditimbang kembali bobot akhirnya dan nilai densitas kamba akan tertera pada layar. 3) Indeks non solubilitas (ISO, 2005) Analisis kelarutan dilakukan dengan metode sentrifugasi untuk melihat fraksi yang tidak larut. Sebanyak 13 gram susu bubuk dilarutkan dalam 100 ml akuades pada suhu 25 o C kemudian dihomogenasi selama 10-20 detik dan ditambahkan 2 tetes defoaming agent. Sebanyak 50 ml susu yang telah direkonstitusi dituang ke dalam tabung sentrifugasi berskala. Tabung berisi sampel disentrifugasi selama 10 menit pada kecepatan 150 rpm. Bagian supernatan pada tabung sentrifuse dibuang dengan menggunakan pipet tetes setelah itu endapan pada bagian dasar tabung diukur dalam skala ml yang tertera pada tabung kemudian dibandingkan dengan standar dan disebut indeks nonsolubilitas. 4) Kemampuan dispersi (IDF, 1988) Analisis ini untuk mengukur kemudahan susu bubuk bersatu dalam larutan pada kondisi campuran normal. Sebanyak 34 gram susu bubuk dilarutkan dalam 250 ml akuades pada suhu 25 o C dan diaduk secara manual selama 20 detik. Susu bubuk yang telah direkonstitusi kemudian disaring menggunakan kertas saring yang telah ditimbang bobotnya dan penyaring vakum. Kertas saring hasil saringan kemudian ditimbang bobotnya. Jumlah susu bubuk yang terdispersi yaitu susu bubuk yang melewati saringan dalam bentuk terlarutnya ditetapkan dengan menentukan total solid dalam filtrat dan disebut persen dispersibilitas. 5) Scorched particle (IDF, 1988) Merupakan uji untuk mengetahui adanya partikel hangus yang terdapat pada susu. Sebanyak 32.5 gram susu bubuk dilarutkan dalam 250 ml akuades suhu 25 o C dan dihomogenisasi selama 1 menit serta ditambahkan 2 tetes defoaming agent. Larutan susu kemudian disaring dengan kertas saring dan penyaring vakum. Hasil saringan akan dibandingkan dengan standar dan diklasifikasikan dengan huruf mutu A, B, C, dan D sesuai intensitas dan warna partikel yang tertinggal di kertas saring. 17
Gambar 2. Standar Scorched particle untuk susu bubuk 6) Kadar oksigen dalam kemasan Analisis kadar oksigen dalam kemasan dilakukan dengan menusukkan jarum syringe pada bagian atas kemasan primer kemudian alat akan secara otomatis membaca kadar oksigen yang terkandung didalamnya. Adapun alat ukur kadar oksigen dapat dilihat pada Gambar 3. Gambar 3. Alat Ukur Oksigen (Spesifikasi alat lihat Lampiran 1) 2. Analisis fisikokimia secara berkala sesuai parameter yang telah ditetapkan untuk penghitungan kinetika penurunan mutu Setelah analisis fisikokimia awal dilakukan dan diperoleh parameter yang paling mempercepat kerusakan, analisis dilanjutkan dengan fokus pengujian terhadap parameter yang telah ditetapkan tersebut. Sampel susu bubuk disimpan pada tiga suhu yang berbeda yaitu 30 o C, 40 o C, dan 55 o C kemudian dianalisis setiap minggunya selama enam minggu. 18
3. Penetapan laju penurunan mutu Laju perubahan mutu setiap parameter pada produk susu bubuk dapat berbedabeda. Jika laju kerusakan parameter tersebut terjadi secara konstan atau linier maka mengikuti ordo reaksi nol, sedangkan jika laju kerusakan parameter tersebut terjadi secara eksponensial atau logaritmik maka mengikuti ordo reaksi satu. 19