POTENSI Spirulina sp. DAN FRAKSI PROTEIN (ALBUMIN, GLOBULIN dan GLUTELIN) Spirulina sp. SEBAGAI SUBTITUSI PUTIH TELUR PADA SPONGE CAKE THE POTENCY OF Spirulina sp. AND PROTEIN FRACTION Spirulina sp. (ALBUMIN, GLOBULIN AND GLUTELIN) AS WHITE EGG REPLACER IN THE MAKING OF SPONGE CAKE SKRIPSI Diajukan untuk memenuhi sebagian dari syarat-syarat guna Memperoleh gelar Sarjana Teknologi Pangan Oleh : Yoke Siswanto 09.70.0009 PROGRAM STUDI TEKNOLOGI PANGAN FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN UNIVERSITAS KATOLIK SOEGIJAPRANATA SEMARANG 2013
POTENSI Spirulina sp. DAN FRAKSI PROTEIN (ALBUMIN, GLOBULIN dan GLUTELIN) Spirulina sp. SEBAGAI SUBTITUSI PUTIH TELUR PADA SPONGE CAKE THE POTENCY OF Spirulina sp. AND PROTEIN FRACTION Spirulina sp. (ALBUMIN, GLOBULIN AND GLUTELIN) AS WHITE EGG REPLACER IN THE MAKING OF SPONGE CAKE Oleh : YOKE SISWANTO NIM : 09.70.0009 Program Studi : Teknologi Pangan Skripsi ini telah disetujui dan dipertahankan di hadapan sidang penguji pada tanggal : Oktober 2013 Semarang, 2013 Fakultas Teknologi Pangan Universitas Katolik Soegijapranata Pembimbing I, Dekan, Dr. A. Rika Pratiwi. MSi Dr. V. Kristina Ananingsih, MSc. Pembimbing II, Dra. Laksmi Hartayanie, MP.
RINGKASAN Mikroalga diketahui dapat menjadi salah satu alternatif diversifikasi sumber protein nabati karena kandungan nutrisinya yang cukup tinggi terutama protein. Salah satu sumber daya tersebut adalah biomassa kering Spirulina sp. Biomassa kering Spirulina sp. diketahui memiliki kandungan protein yang cukup tinggi yaitu, sekitar 55-70%. Fraksi protein Spirulina yang terkandung antara lain adalah albumin, globulin, glutelin dan prolamin. Pada penelitian Tabita A. (2012), diketahui bahwa albumin, globulin dan glutelin memiliki sifat yang mampu membentuk emulsi dan daya pembusaan. Sifat fungsional dari fraksi protein berpotensi untuk diaplikasikan ke dalam sponge cake. Tujuan dilakukannya penelitian ini adalah untuk mengetahui potensi substitusi tepung Spirulina sp. dan fraksi protein (albumin, globulin dan glutelin) terhadap pengembangan sponge cake. Pengujian pengaruh substitusi Spirulina sp. dan fraksi protein Spirulina sp. terhadap karakteristik sponge cake ditinjau dari analisa fisik. Analisa fisik yang dilakukan antara lain volume pengembangan, baking loss, atribut warna menggunakan chromameter, atribut tekstur (hardness, cohesiveness, springiness dan cohesiveness) dan porositas kemudian analisa data menggunakan One Way Anova pada tingkat kepercayaan 95%. Hasil penelitian menunjukkan bahwa secara keseluruhan sponge cake yang disubstitusi biomassa kering Spirulina sp. dan fraksi protein, volume pengembangan tertinggi terdapat pada sponge cake yang disubtitusi biomassa kering Spirulina (44,28% - 57,94%). Sedangkan, volume pengembangan tertinggi antar fraksi protein terdapat pada sponge cake dengan substitusi fraksi glutelin (40,83% - 58,91%). Pada baking loss sponge cake yang disubstitusi fraksi albumin memiliki baking loss tertinggi sebesar 7,06% - 14,65%. Semakin tinggi substitusi fraksi protein akan menghasilkan volume pengembangan yang menurun dan peningkatan baking loss. Pada atribut warna, sponge cake dengan substitusi biomassa kering Spirulina akan menghasilkan warna hijau. Semakin besar substitusi akan dihasilkan sponge cake dengan warna yang semakin gelap. Pada atribut tekstur, semakin tinggi substitusi, nilai hardness, cohesiveness, springiness dan chewiness akan menurun. Nilai hardness, cohesiveness, springiness dan chewiness terendah terdapat pada sponge cake yang disubstitusi fraksi albumin 70% (84,482 ± 2,249 gf; 0,04 ± 0,01; 2,37 ± 0,39 mm dan 0,080 ± 0,028 Nmm). Pada porositas, jumlah pori terbesar pada sponge cake yang disubstitusi biomassa kering Spirulina yaitu, biomassa kering Spirulina 25% yakni 86,80 ± 1,92 sel/ cm 2. Sedangkan, nilai diameter pori terkecil yaitu, pada sponge cake substitusi albumin 25% sebesar 0,14 ± 0,01 cm. Sedangkan, pada biomassa kering Spirulina, jumlah pori terbesar pada sponge cake yang disubstitusi fraksi protein yaitu, sponge cake dengan substitusi biomassa kering Spirulina 25% yakni, 90,00 ± 1,58 sel/cm 2. Pada diameter pori, diameter pori terkecil pada sponge cake dengan substitusi fraksi glutelin 25% yaitu, 0,19 ± 0,03 cm. Semakin besar substitusi baik biomassa kering Spirulina atau fraksi protein Spirulina, semakin besar diameter pori dan semakin sedikit jumlah porinya. i
ii
SUMMARY Microalgae are known as an alternative for diversification of vegetable protein source because of its high nutritional value, especially protein. One of those microalgae resources is the dried biomass of Spirulina sp. Dried biomass of Spirulina sp. is known to contain a high level protein, approximately 55-70%. Protein fractions contained in Spirulina sp. are including albumin, globulin, glutelin, and prolamin. In an experiment conducted by Tabita (2012), albumin, globulin, and glutelin are proved to have emulsifying and foaming properties. The functional properties of protein fractions are potential to be applied in sponge cake. The objective of this experiment is to figure out the potential of Spirulina sp. flour substitution and protein fractions (albumin, globulin dan glutelin) in affecting the expansion of sponge cake. The effect of Spirulina sp. substitution and its protein fractions (albumin, globulin dan glutelin) towards the characteristic of sponge cake was determined by physical analyses. Physical analyses conducted in this research were including volume expansion, baking loss, color attribute, textural attribute, and porosity, then data were analyzed by using One Way Anova with the confidence level of 95%. The result of the experiment showed that sponge cake substituted with dried biomass of Spirulina sp. exhibited the highest volume expansion (44,28% - 57,94%), while the highest volume expansion among protein fractions were found on sponge cake substituted with glutelin fraction (40,83% - 58,91%). In term of baking loss, sponge cake substituted with albumin fraction exhibited the highest baking loss level (7,06% - 14,65%). The result of the experiment also showed that the higher substitution ratio will result on the lower expansion volume and higher baking loss of sponge cake. Sponge cake substituted with dried biomass of Spirulina sp. was resulting green color. Sponge cake substituted with the higher ratio of dried biomass of Spirulina sp. will result on the darker color of sponge cake. In term of textural attribute, the higher substitution ratio will result on the lower values of hardness, cohesiveness, springiness and chewiness. The lowest values of hardness, cohesiveness, springiness dan chewiness were found on sponge cake substituted with 70% albumin fraction (84,482 ± 2,249 gf; 0,04 ± 0,01; 2,37 ± 0,39 mm and 0,080 ± 0,028 Nmm, respectively). In term of porosity, the higher substitution ratio will result on the greater diameter and the less number of pores. The highest pores number was found on sponge cake substituted with 25% dried biomass of Spirulina sp., which was 86,80 ± 1,92 cells/ cm 2. In Spirulina sp. protein fraction, the highest number of pores was found on sponge cake substituted with 25% globulin fraction, which was 90,00 ± 1,58 cells/cm 2. In term of pore diameter, the smallest pore diameter was found on sponge cake substituted with 25% glutelin fraction, which was 0,19 ± 0,03 cm, and the smallest pore on sponge cake substituted with dried biomass of Spirulina sp. was 0,14 ± 0,01 cm. The higher substitution ratio of either dried biomass of Spirulina sp. or protein fractions of Spirulina sp. will thus result on the greater diameter and less number of pores. ii
KATA PENGANTAR Puji syukur dan terima kasih Penulis panjatkan ke hadirat Tuhan Yang Maha Esa karena berkat dan rahmat-nya yang berlimpah, maka Penulis dapat menyelesaikan Laporan Skripsi yang berjudul Potensi Spirulina sp. Dan Fraksi Protein (Albumin, Globulin dan Glutelin) Spirulina sp. Sebagai Subtitusi Putih Telur Pada Sponge Cake dengan lancar dan tepat waktu. Laporan skripsi ini dibuat untuk memenuhi salah satu persyaratan dalam memperoleh salah satu persyaratan dalam memperoleh gelar Sarjana Teknologi Pertanian di Fakultas Teknologi Pertanian, UNIKA Soegijapranata Semarang. Penelitian dalam skripsi ini juga merupakan bagian dari penelitian Payung berjudul Pengembangan Produk Pangan dan Mikroalga Laut Spirulina berdasarkan Sifat Fungsional dan Molekuler Proteinnya (Tahun ke 2) yang didanai oleh Program Hibah Bersaing Dirjen DIKTI RI, Tahun 2013. Dalam usaha penulisan laporan skripsi ini, penulis tak lepas dari berbagai hambatan dan kesulitan, namun penulis menerima pengarahan, bimbingan dan dukungan dari berbagai pihak. Oleh karena itu, pada kesempatan ini Penulis juga mengucapkan banyak terima kasih kepada: 1. Tuhan Yesus Kristus, yang selalu memberkati, melindungi, dan membimbing penulis dari pelaksanaan hingga pembuatan laporan skripsi bisa terselesaikan dengan baik. 2. Ibu Dr. V. Kristina Ananingsih, MSc., selaku Dekan Program Studi Teknologi Pangan Fakultas Teknologi Pertanian Universitas Katolik Soegijapranata Semarang. 3. Ibu Dr. A. Rika Pratiwi. MSi., selaku pembimbing I yang telah bersedia meluangkan waktu untuk membimbing, menemani, memberikan saran, masukan, dan dukungan dari awal hingga akhir penyusunan skripsi ini. 4. Ibu Dra. Laksmi Hartayanie, MP., selaku pembimbing II yang telah bersedia meluangkan waktu, membimbing dan memberikan saran kepada Penulis selama penyusunan skripsi. 5. Papa dan Mama, serta adikku tercinta Mita Siswanto yang telah memberi dukungan doa, semangat, membantu, dengan sabar mendengarkan keluh kesah dan memenuhi segala keperluan Penulis selama pelaksanaan penelitian hingga pembuatan laporan akhir. iii
6. Hengky Saputra, yang telah banyak membantu, memberikan semangat dan saran serta doa selama pelaksanaan penelitian hingga pembuatan laporan akhir. 7. Yessy Christanti, Julius, Natalia Arinka P sebagai partner kerja Penulis yang telah menemani, bekerjasama, dan memberi dukungan semangat dari pembuatan proposal, pelaksanaan penelitian di laboratorium dan dalam penyusunan skripsi ini. 8. My best friend Nawangsari A. M. K, Ivana Dewi, F. M. Yenny dan Edo Saputra yang telah membantu melewati suka duka selama 4 tahun dan memberi dukungan, semangat dan doa. 9. Mas Soleh, Mas Pri, Mas Lilik dan Mbak Endah yang telah membantu dan membimbing Penulis dalam pelaksanaan penelitian di laboratorium. 10. Pak Agus, Mbak Susi yang telah sangat membantu Penulis dalam hal administrasi selama penyusunan skripsi ini. 11. Seluruh Dosen dan Staf Karyawan Fakultas Teknologi Pertanian yang telah membantu dan memberi dukungan semangat kepada Penulis dalam pelaksanan penelitian di laboratorium maupun dalam penyusunan skripsi. 12. Semua pihak yang telah membantu dan memberikan saran serta kritik dalam pelaksanaan skripsi hingga penulisan laporan skripsi yang tidak dapat Penulis sebutkan satu per satu. Penulis menyadari bahwa penulisan dan penyusunan skripsi ini masih jauh dari sempurna dan masih banyak kekurangan. Oleh karena itu, berbagai kritik dan saran yang yang bermanfaat bagi Penulis dari para pembaca dan semua pihak sangat Penulis harapkan. Akhir kata, Penulis berharap semoga skripsi ini dapat bermanfaat dan memberikan pengetahuan bagi para pembaca dan semua pihak yang membutuhkan. Semarang, 2013 Penulis, Yoke Siswanto iv
DAFTAR ISI halaman RINGKASAN... i SUMMARY... ii KATA PENGANTAR... iii DAFTAR TABEL... vii DAFTAR LAMPIRAN... viii 1. PENDAHULUAN... 1 2. MATERI DAN METODE... 11 2.1. Waktu dan Tempat Penelitian... 11 2.2. Materi... 11 2.2.1. Alat... 11 2.2.2. Bahan... 11 2.3. Metode... 11 2.3.1. Fraksinasi Protein Biomassa Kering Spirulina sp.... 11 2.3.2. Pembuatan Sponge cake... 14 2.3.3. Rancangan Penelitian... 16 2.3.4. Formulasi Pembuatan Sponge Cake... 17 2.3.5. Karakteristik Fisik... 18 A. Volume Pengembangan... 18 B. Baking Loss... 19 C. Warna... 19 D. Analisa Tesktur... 19 E. Analisa Porositas... 20 2.3.6. Analisa Data... 20 3. HASIL PENELITIAN... 22 A. Atribut Volume Pengembangan dan Baking Loss Sponge cake pada Berbagai Tingkat Substitusi Biomassa Kering Spirulina dan Fraksi Protein Spirulina sp.... 22 B. Analisa Warna L*, a* dan b* Sponge cake pada Berbagai Tingkat Substitusi Biomassa Kering Spirulina dan Fraksi Protein... 26 C. Analisa Tekstur Hardness, Cohesiveness, Springiness dan Chewiness pada... 29 D. Analisa Porositas Sponge cake pada Berbagai Tingkat Substitusi Biomassa Kering Spirulina sp. dan Fraksi Protein Spirulina sp. (Albumin, Globulin dan Glutelin)... 33 4. PEMBAHASAN... 37 A. Karakteristik Fisik Sponge cake dengan Biomassa Kering Spirulina sp.... 37 B. Karakteristik Fisik Sponge cake dengan Fraksi Protein (Albumin, Globulin dan Glutelin) Spirulina... 40 5. KESIMPULAN DAN SARAN... 45 6. DAFTAR PUSTAKA... 46 7. LAMPIRAN... 49 v
v
DAFTAR GAMBAR halaman Gambar 1. Spirulina sp. dengan perbesaran 40 kali(sumber Dokumen Pribadi)... 3 Gambar 2.Diagram Alir Pembuatan Fraksinasi Protein (Ju et al, 2001)... 14 Gambar 3. Diagram Alir Pembuatan Sponge cake (Sumber: Dokumen Pribadi)... 16 Gambar 4. Diagram Pengujian Sponge cake... 17 Gambar 5.Volume Pengembangan dan Baking Loss Sponge cake pada Berbagai Tingkat... 24 Gambar 6. Pengembangan Sponge cake yang Disubstitusi Biomassa Kering Spirulina 25 Gambar 7a. Warna Sponge cake yang Disubstitusi Biomassa Kering Spirulina... 27 Gambar 7b. Warna Sponge cake yang Disubstitusi Fraksi Protein (Albumin, Globulin 28 Gambar 8a. Hardness dan Cohesiveness Sponge cake dengan Berbagai Tingkat... 31 Gambar 8b. Springiness dan Chewiness Sponge cake dengan Berbagai Tingkat... 32 Gambar 9. Pori-pori Sponge cake Pada Berbagai Konsentrasi Substitusi Biomassa... 35 vi
DAFTAR TABEL halaman Tabel 1. Kandungan nutrisi Spirulina (% bobot kering)... 3 Tabel 2. Kandungan protein Spirulina dibandingkan dengan bahan pangan yang lainnya... 4 Tabel 3. Kombinasi Tingkat Substitusi Biomassa Kering Spirulina dan Fraksi Protein Spirulina sp... 17 Tabel 4. Atribut Volume Pengembangan dan Baking Loss Sponge cake Substitusi... 22 Tabel 5. Atribut Volume Pengembangan dan Baking Loss Sponge cake yang... 23 Tabel 6. Analisa Warna L*, a* dan b* Sponge cake pada Berbagai Tingkat Substitusi 26 Tabel 7. Analisa Warna L*, a* dan b* Sponge cake pada Berbagai Tingkat Substitusi 27 Tabel 8.Analisa Tekstur Sponge cake pada Berbagai Tingkat Substitusi Biomassa... 29 Tabel 9.Analisa Tekstur Sponge cake pada Berbagai Tingkat Substitusi Fraksi Protein 30 Tabel 10. Analisa Porositas Sponge cake pada Berbagai Tingkat Substitusi Biomassa Kering Spirulina sp.... 33 Tabel 11.Analisa Porositas Sponge cake pada Berbagai Tingkat Substitusi Fraksi Protein Spirulina sp.... 34 vii
DAFTAR LAMPIRAN halaman Lampiran 1.Fraksi Protein Albumin, Globulin dan Glutelin... 49 Lampiran 2.Hasil Perhitungan Formulasi Sponge cake yang Disubstitusi Biomassa Kering Spirulina dan Fraksi Protein (Albumin, Globulin dan Glutelin)... 49 Lampiran 3. Analisa Data Menggunakan SPSS... 51 viii