18 METODOLOGI PENELITIAN Waktu dan Tempat Penelitian ini dilaksanakan mulai bulan Februari sampai Mei 2010 di Laboratorium Pilot Plant Seafast Center IPB, Laboratorium Kimia dan Laboratorium Rekayasa Proses Pangan Departemen Ilmu dan Teknologi Pangan serta Laboratorium Balai Besar Penelitian dan Pengembangan Pascapanen Pertanian Bogor. Bahan dan Alat Bahan yang digunakan pada penelitian ini yaitu pati sagu (Metroxylon) yang diperoleh dari industri kecil daerah Sukabumi, aquades. Peralatan yang digunakan antara lain: termokopel (tipe T, jenis CC dan AC, diameter 0.8 mm), brabender amilograph (D-4100), texture analyzer (TA-CT3), oven pengering (Memmert seri 100-800), timbangan digital dan analitik, mesin penggiling dan ayakan tepung. Tahapan Penelitian Penelitian ini dilakukan dengan tahapan, sebagai berikut : 1. Karakterisasi Pati Sagu Native Pada tahapan ini dilakukan karakterisasi pati sagu native meliputi analisis kadar air metode oven (AOAC, 1995), pengukuran ph pati sagu native, dan pengukuran profil pasta pati (Wattanachant et al., 2002). Analisis kadar air dilakukan terlebih dahulu, karena data yang didapatkan dari analisis kadar air pati sagu selanjutnya digunakan dalam pengukuran profil pasta pati dan modifikasi pati sagu dengan teknik HMT. 2. Modifikasi Pati Sagu dengan Teknik Heat Moisture Treatment (HMT) Prosedur teknik HMT mengacu pada Collado et al. (2001) dan Purwani et al. (2006) yang dimodifikasi. Pati sagu dianalisis kadar airnya terlebih dahulu. Setelah diketahui kadar airnya, pati sagu tersebut diatur kadar airnya sampai 28% dengan cara menyemprotkan aquades untuk proses HMT. Jumlah
19 aquades ditentukan berdasarkan perhitungan kesetimbangan massa. Contoh perhitungan kesetimbangan massa tersaji di Lampiran 1. Pati sagu basah yang telah mencapai kadar air 28% disimpan di dalam refrigerator selama satu malam pada suhu dingin (4-5 o C) untuk penyeragaman kadar air. Kemudian pati sagu basah sebanyak 809.86 gr dimasukkan ke dalam loyang tertutup yang telah dilengkapi dengan kabel termokopel (tipe T, jenis CC dan AC, diameter 0.8 mm) dengan posisi ditengah-tengah loyang. Ukuran loyang tertutup yang digunakan 30 cm x 30 cm x 5 cm. Sebelumnya oven dipanaskan terlebih dahulu sampai suhu pemanasan yang diinginkan. Dalam memastikan termokopel benar-benar mengukur suhu pati maka dilakukan dengan cara, meletakkan termokopel ditengah-tengah pati atau dibagian dalam dari pati. Kemudian loyang yang berisi pati sagu basah dimasukkan ke dalam oven serta kabel termokopel disisi lainnya disambungkan ke monitor recorder. Peningkatan suhu pamanasan setiap waktu selama proses modifikasi pati dilihat pada monitor recorder sampai suhu pati yang diinginkan diperoleh. Setelah mencapai suhu pati yang diinginkan sampel pati diambil setiap setengah jam berlangsung selama 4 jam. Setelah didinginkan, pati termodifikasi dikeringkan selama 4 jam pada suhu 50 o C. Pati kering digiling dan diayak mengunakan ayakan 100 mesh. Diagram alir proses pembuatan pati sagu termodifikasi HMT dapat dilihat pada Gambar 6. Adapun perlakuan pemanasan pada suhu pati 70, 80, dan 90 o C, serta perlakuan pada waktu setiap pengambilan sampel yaitu: 30, 60, 90, 120, 150, 180, 210, 240 (menit). Pati termodifikasi HMT selanjutnya dianalisis kadar airnya dan dilakukan pengukuran profil pasta pati menggunakan brabender amilograph. Hasil profil pasta pati sagu termodifikasi HMT antar perlakuan dianalisa untuk mengetahui perubahan karakteristik fisik yang terjadi.
20 Pati Sagu 600 gr Di tambah aquades hingga kadar airnya 28% Pati sagu basah Didiamkan di dalam refrigerator selama 1 malam Pati sagu basah dimasukkan ke dalam loyang tertutup sebanyak 809.86 gr / 8 loyang Oven dipanaskan sampai suhu pati sesuai perlakuan (70, 80, 90 o C) Setiap ½ jam sampel diambil, berlangsung selama 4 jam (30, 60, 90, 120, 150, 180, 210, 240 (menit)) Didinginkan Dikeringkan dengan oven pada suhu 50 o C selama 4 jam Penggilingan dan pengayakan dengan ayakan 100 mesh Pati sagu termodifikasi HMT Gambar 6 Tahapan proses modifikasi HMT pati sagu menggunakan oven pengering (Memmert seri 100-800)
21 Rancangan Percobaan dan Analisis Data Rancangan Percobaan Penetuan perlakuan terbaik pada modifikasi pati sagu dengan metode HMT ini menggunakan dua faktor yaitu faktor α dan, dimana: faktor α adalah pemanasan pada suhu pati α 1 = suhu pati 70 o C α 2 = suhu pati 80 o C α 3 = suhu pati 90 o C faktor adalah lama pemanasan 1 2 3 4 5 6 7 8 = lama pemanasan 30 menit = lama pemanasan 60 menit = lama pemanasan 90 menit = lama pemanasan 120 menit = lama pemanasan 150 menit = lama pemanasan 180 menit = lama pemanasan 210 menit = lama pemanasan 240 menit Rancangan percobaan yang dilakukan dalam penelitian ini adalah rancangan acak lengkap faktorial 3x8 dengan dua kali ulangan (Matjik dan Sumertajaya, 2006) dengan model linear sebagai berikut: Dimana : Y ijk Y ijk = µ + α i + j + α i j + ε = nilai pengamatan pada faktor suhu taraf ke-i dan faktor lama pemanasan taraf ke-j dan ulangan ke k µ = nilai tengah umum α i j αi j ε ijk = pengaruh utama faktor suhu pati = pengaruh utama faktor lama pemanasan = pengaruh interaksi antara faktor suhu pati dan lama pemanasan = galat percobaan ijk
22 Analisis Data Data yang diperoleh kemudian dianalisa dengan menggunakan model linear general (GLM) pada program SPSS 16 untuk melihat pengaruh formulasi. Apabila diperoleh perbedaan nyata, maka dilanjutkan dengan uji lanjut Duncan pada program yang sama. Metode Analisis 1. Analisis Profil Gelatinisasi Pati Menggunakan Brabender Amilograph (Wattanachant et al. 2002; Purwani et al. 2006) Karakteristik gelatinisasi dapat dilihat menggunakan alat brabender amilografi. Pati disuspensikan dalam air dengan konsentrasi 6 % ( 6% padatan pati dalam 450 ml air). Suspensi dipanaskan dari suhu 30 o C sampai 95 o C dengan kecepatan peningkatan suhu sebanyak 1.5 o C/menit. Setelah mencapai 95 o C, suhu dipertahankan selama 20 menit. Suhu kemudian diturunkan sampai 50 o C dan dipertahankan kembali selama 20 menit. Perubahan viskositas selama analisis akan dicatat di atas kertas yang dinamakan amilogram. Penentuan profil gelatinisasi pati disajikan pada Gambar 7. Informasi yang dapat diperoleh dari amilograf adalah parameter profil gelatinisasi pati antara lain : 1. Suhu awal gelatinisasi (SAG) yaitu suhu pada saat viskositas pasta mulai naik dengan tajam (Sulistiyanto, 1988 dan Mulyandari, 1992). Suhu awal gelatinisasi pada amilogram dibaca pada titik a seperti pada Gambar 7. 2. Viskositas puncak (VP) yaitu viskositas tertinggi yang dicapai pasta selama pemanasan (Kim et al., 1996). Menurut Sulistiyanto (1988) viskositas puncak adalah viskositas maksimum selama pemanasan bila sesudah titik tersebut terjadi penurunan viskositas. Apabila tidak terjadi penurunan viskositas pada saat atau setelah pemanasan, maka dipergunakan istilah viskositas maksimum. Pada amilogram nilai viskositas puncak adalah viskositas pada titik b seperti pada Gambar 7.
23 3. Suhu puncak gelatinisasi (SPG) yaitu suhu pada saat pasta mencapai viskositas maksimum atau puncak (Kim et al., 1996). Suhu puncak adalah nilai pada titik c pada Gambar 7. 4. Viskositas pasta panas (VPP) yaitu viskositas setelah dipertahankan pada suhu 95 o C selama 20 menit. Berdasarkan Gambar 7 viskositas pasta panas yaitu pada titik d. 5. Viskositas breakdown (VB) yaitu perubahan viskositas selama pemanasan. VB diperoleh dengan selisih antara viskositas puncak dengan viskositas terendah setelah ditahan pada suhu 95 o C selama 20 menit. Berdasarkan Gambar 7 viskositas breakdown adalah viskositas pada titik b dikurangi viskositas pada titik d. 6. Viskositas pasta dingin (VPD) yaitu viskositas pada saat pasta didinginkan pada suhu 50 o C. Berdasarkan Gambar 7 viskositas pasta panas yaitu pada titik f. 7. Viskositas setback (VSB) yaitu perubahan viskositas selama pendinginan.vsb diperoleh dengan selisih antara viskositas setelah ditahan pada suhu 50 o C selama 20 menit dikurangi viskositas pada saat mulai suhu 50 o C. Berdasarkan Gambar 7 viskositas dingin adalah viskositas pada titik f dikurangi viskositas pada titik e. Kurva profil gelatinisasi yang terdapat pada amilogram tidak dapat memberikan informasi suhu awal gelatinisasi (SAG) maupun suhu puncak gelatinisasi (SPG). Penentuan SAG dan SPG dilakukan berdasarkan waktu pada saat kurva mulai menaik (untuk SAG) dan waktu pada saat kurva mencapai viskositas maksimumnya (untuk SPG). Brabender amilograf yang digunakan mempunyai peningkatan suhu per satuan waktu yang konstan sehingga perhitungan suhu setelah waktu tertentu dapat dihitung dengan mudah yaitu dengan cara menambahkan suhu awal analisis dengan kenaikan suhu selama waktu tertentu. Suhu awal analisis dengan amilograf merupakan suhu ruang yaitu 30 o C. Apabila selama analisis suhu pemanas meningkat dengan kecepatan 1.5 o C/ menit, maka SAG dan SPG dapat dihitung dengan menggunakan rumus berikut:
24 SAG = (1.5 x WAG) + 30 SPG = (1.5 x WPG) + 30 Dimana : SAG = Suhu awal gelatinisasi ( o C) SPG = Suhu pincak gelatinisasi ( C) o WAG = Waktu pada saat kurva mulai menaik (menit) WPG = Waktu pada saat kurva mencapai viskositas maksimumnya (menit) 1.5 = Kenaikan suhu sebanyak 1.5 o C/ menit 30 = Suhu awal analisis (30 C) o Parameter yang diamati dikorelasikan dengan perlakuan suhu pati dan lama pemanasan. Jika koefisien korelasinya besar dilakukan analisis regresi. 2. Analisis Kadar Air Cawan kosong dikeringkan dalam oven selama 15 menit dan didinginkan dalam desikator (selama 10 menit untuk cawan alumunium dan 20 menit untuk cawan porselin). Cawan kering ditimbang. Sebanyak 5 g sampel ditimbang dengan cepat kedalam cawan kering, kemudian dihomogenkan. Tutup cawan dibuka, cawan sampel beserta tutupnya di keringkan dalam oven suhu 105 o C selama 3 jam. Cawan diletakkan secara seksama agar tidak menyentuh dinding oven. Cawan sampel dipindahkan ke dalam desikator, ditutup dengan penutup cawan, didinginkan lalu ditimbang kembali. Cawan dimasukkan kembali ke dalam oven sampai diperoleh berat konstan. Kadar air dihitungan dengan menggunakan rumus berikut: Kadar air (g/100g bahan basah) = dimana : W = bobot contoh sebelum dikeringkan (g) W1 = bobot contoh + cawan sesudah dikeringkan (g) W2 = bobot cawan kosong (g)
25
26 3. Analisis Ukuran dan Bentuk Granula Pati Pati/tepung dibuat suspensi dalam air dan dilihat dibawah mikroskop polarisasi cahaya. Bentuk dan sifat birefringence pati dapat langsung dilihat di bawah mikroskop dengan pembesaran 200 x. Ukuran granula pati ditentukan berdasarkan rata-rata dan kisaran dari granula pati yang berhasil didokumentasi oleh kamera. Pengamatan ukuran dan bentuk granula bertujuan untuk mengetahui pengaruh modifikasi terhadap struktur granula pati. Pengamatan yang dilakukan mencakup ukuran, bentuk dan ada tidaknya sifat birefringence pati. 4. Analisis Kekuatan Gel (Wattanachant et al., 2002) Analisis kekuatan gel dengan prosedur sebagai berikut: dibuat suspensi pati dengan konsentrasi padatan kering sebanyak 6%. Suspensi dipanaskan sampai mencapai suhu gelatinisasinya. Pasta pati dituang ke dalam tabung plastik (diameter 4 cm dan tinggi 5 cm) sampai penuh. Tabung disimpan pada suhu 4 o C selama 24 jam. Pengukuran kekuatan gel dilakukan dengan menggunakan tekstur analizer pada kondisi sebagai berikut mode: kekuatan gel Test mode dan option measure force ini compression, pre test speed: 0.2 mm/detik, test speed: 0.2 mm/detik, post test speed 0.2 mm/detik, distance: 4.0 mm, tipe: auto, force: 4 g, dan acessory: 0.5 radius cylinder (P/0.5 R). penentuan kekuatan gel didasarkan pada maksimum gaya (nilai puncak) pada tekanan/kompresi pertama dengan satuan gf (gram force). 5. Analisis Freeze Thaw Stability (Wattanachant et al., 2002) Pasta pati dibuat dengan prosedur seperti pada persiapan pasta pati untuk analisis kekuatan gel. Pasta pati ditimbang sebanyak masing-masing 20 g ke dalam 2 buah tabung sentrifuse yang telah diketahui beratnya. Tabung sentrifuse ditutup dengan rapat. Tabung disimpan pada suhu 4 o C selama 24 jam, diikuti dengan pembekuan pada suhu -20 o C selama 48 jam, kemudian dithawing pada suhu ruang selama 4 jam. Sampel yang telah mendapat perlakuan satu siklus freeze-thaw tersebut disentrifusi selama 15 menit pada kecepatan 3500 rpm. Selama sentrifusi berlangsung, air yang keluar dari matriks gel selama perlakuan freeze-thaw akan
27 berada dibagian atas tabung dan gel pati akan berada di bagian bawah tabung. Air yang berada di atas tabung dipisahkan kemudian diukur beratnya. Persentase sineresis dinyatakan dengan perbdaningan antara air yang keluar terhadap berat awal pasta pati. 6. Analisis Swelling Volume dan Fraksi Pati yang Tidak Membentuk Gel (Collado dan Corke 1999; Singh et al. 2005) Sebanyak masing-masing 0.35 g pati dimasukkan ke dalam tabung sentrifuse berukuran 12.5 x 16 mm. sebanyak 12.5 ml aquades ditambahkan ke dalam tabung kemudian disetimbangkan selama 5 menit. Tabung dipanaskan pada penangas dengan suhu 92.5 o C selama 30 menit sambil sesekali dikocok. Sampel didinginkan pada air es selama 1 menit, didiamkan pada suhu ruang selama 5 menit kemudian disentrifugasi pada 3500 rpm selama 30 menit. Tinggi gel yang diperoleh diukur kemudian dikonversi menjadi volume gel per gram sampel yang kemudian dinyatakan dengan swelling power. Supernatan yang berada di bagian atas tabung disaring melalui kertas saring yang telah diketahui beratnya dan filtrat yang diperoleh ditampung dengann cawan yang telah diketahui beratnya pula. Kertas saring dan cawan dikeringkan pada suhu 110 o C selama satu malam. Sampel yang tertinggal pada kertas saring merupakan berat pati yang tersuspensi di dalam supernatan dan sampel yang tertinggal pada cawan merupakan pati yang terlarut. Persentase pati yang tersuspensi dan terlarut dihitung berdasarkan perbandingan beratnya terhadap berat kering sampel awal.