KAJIAN ILMIAH KHAMR DAN ALKOHOL

IV. METODE PENELITIAN

4.2 KAJIAN ILMIAH KHAMR DAN ALKOHOL

Kajian ilmiah yang dilakukan adalah penelitian mengenai profil fermentasi perasan buah berdasarkan tinjauan hadist yang ditinjau dari aspek biokimia dan fisiologi serta menganalisis senyawa penciri hasil fermentasi secara statistik dan membuat model matematika fermentasi. Senyawa yang dianalisis terdiri atas profil gula (fruktosa, glukosa, sukrosa), alkohol, dan asam organik selama proses fermentasi berlangsung.

4.2.1 BAHAN

Bahan baku yang digunakan dalam penelitian ini adalah buah anggur Vitis vinifera, kurma

Deglet Nour (Tunisia), Apel varietas Malang, dan air matang. Bahan-bahan untuk analisis terdiri atas

asam sitrat, asam tartarat, asam malat, asam asetat, metanol, etanol, propanol, butanol, fruktosa, glukosa, sukrosa, buffer fosfat, asetonitril 75 %, asam sulfat 0.01 N, dan air bebas ion.

Rata-rata tahapan & proses Pemilihan data/sampling Analisis Statistik Analisis pengaruh kriteria produk Analisis pengaruh tahapan proses

Uji lanjut Dunn Uji lanjut Dunn

Perhitungan rata-rata untuk kriteria dan tahapan 136 data

sampel

Tolak H0/terimaH1

Tolak

H0/terimaH1 ^{Rata-rata waktu} untuk kriteria dan tahapan Output kriteria Output tahapan 38 17

4.2.1.2 ALAT

Alat-alat yang digunakan untuk penelitian ini terdiri atas timbangan analitik, pisau, panci, botol propilen ukuran 100 ml, botol vial 10 ml, juicer, sarung tangan, baskom/mangkuk, kain Muslin, pipet tetes, pipet Mohr 25 ml, gelas ukur 1 liter, termometer, inkubator suhu 29⁰C, sentrifus 10.000 rpm,

membrane filter Whatman ukuran 0.2 µm, membrane filter cartridge, syringe, tube 1.5 ml,

mikropipet, satu set HPLC tipe 10 APV (detektor RID (Refractive Index Detector), kolom RH Phenomenex tipe Rezex ROA-organic acid H⁺, dimensi 250 x 4.6 mm, pori 8 µm, kolom amino Pinnacle II, pori 5 µm, panjang 150 x 4,6 mm Restek) dan HPLC Shimadzu LC 250 AB (detektor UV, kolom C18).

4.2.2 METODE PENELITIAN

Metode penelitian ini terdiri atas beberapa tahap. Tahap pertama yaitu pemilihan buah yang akan dipergunakan dalam penelitian. Kemudian dilanjutkan dengan tahap kedua yaitu pembuatan perasan buah atau jus buah. Tahap ketiga yaitu proses fermentasi perasan buah atau jus buah. Tahap keempat yaitu analisis kimia perasan buah yang terfermentasi. Analisis ini menghasilkan profil fermentasi buah selama 5 hari berturut-turut. Tahap kelima adalah analisis korelasi antara waktu fermentasi (hari) dengan senyawa hasil fermentasi. Pada tahap ini akan diperoleh senyawa yang memiliki korelasi paling kuat dan memiliki signifikansi terbesar pada ketiga perasan buah. Tahap keenam adalah analisis pengaruh waktu fermentasi (hari) terhadap kadar senyawa yang diperoleh dari tahap lima pada ketiga perasan buah. Tahap ketujuh adalah analisis kesamaan pola fermentasi pada senyawa yang diperoleh dari tahap lima pada ketiga perasan buah. Tahap kedelapan atau tahap terakhir adalah membuat permodelan matematika dan rasio fraksi untuk profil gula, etanol, dan asam pada ketiga perasan buah. Secara umum diagram alir metode penelitian ditampilkan pada Gambar 10.

4.2.2.1 Pemilihan Buah

Tahap ini merupakan tahap menentukan buah apa saja yang akan digunakan dalam penelitian. Hal ini dikarenakan buah yang sangat beragam jenis dan varietasnya sehingga tidak memungkinkan untuk dianalisis seluruhnya sekaligus. Secara garis besar, pemilihan buah didasarkan pada literatur syar‘i yang dapat menggambarkan kondisi saat hadis turun dan kondisi saat ini.

Anggur dan kurma dipilih berdasarkan literatur yang disebutkan dalam Al-Qur‘an, ―Dan dari

buah kurma dan anggur, kamu membuat minuman yang memabukkan dan rizki yang baik. Sesungguhnya pada yang demikian itu benar-benar terdapat tanda (kebesaran Allah) bagi orang-orang yang berpikir.” (Qu‘ran Surat An-Nahl : 67). Selain itu, dalam Muzakarah Nasional

LPPOM-MUI (1994) menyebutkan bahwa ayat ini mengisyaratkan akan kebiasaan meminum minuman keras yang dibuat dari kurma dan anggur di kalangan bangsa Arab Mekkah. Anggur dan kurma hingga saat ini masih dinikmati sebagai wine di beberapa negara. Anggur yang digunakan adalah varietas Vitis

vinifera, sedangkan kurma yang digunakan adalah jenis Deglet Nour yang berasal dari Tunisia atau

disebut palm fruit.

Apel dipilih untuk menggambarkan kondisi saat ini. Apel banyak diolah menjadi berbagai jenis minuman, seperti cider, sari buah, sirup, cuka apel, dan jus buah. Apel juga merupakan komoditi yang mudah diperoleh di Indonesia. Adapun varietas apel yang digunakan adalah varietas Apel Malang.

39 17

Gambar 11. Diagram alir metode penelitian kajian ilmiah khamr dan alkohol Pemilihan Buah

Apel

Anggur

apel

kasar

Kurma

kasar

Pembuatan perasan apel Perasan Anggur Perasan Apel Perasan Kurma Fermentasi Perasan apel terfermentasi Pembuatan perasan anggur Pembuatan perasan kurma Fermentasi Fermentasi Perasan anggur terfermentasi Perasan kurma terfermentasi Analisis kimia (HPLC) Identifikasi& kadar alkohol Identifikasi &kadar gula Identifikasi& kadar asam Analisis statistik(Pearson) Senyawa signifikan

ANOVA dan Klaster

Permodelan Matematika Model Matematika &rasio fraksi 40 17

4.2.2.2 Pembuatan Perasan atau Jus Buah

4.2.2.2.1 Perasan atau Jus Anggur dan Apel

Anggur dan apel utuh dihilangkan bijinya, kemudian ditimbang sebanyak 700 gram dan 600 gram. Kemudian dihancurkan dengan menggunakan juicer dan disaring dengan kain muslin agar diperoleh perasan buah tanpa padatan kasar. Kemudian dituang masing-masing sebanyak 20 ml ke dalam botol, lalu ditutup rapat untuk kemudian difermentasi.

4.2.2.2.2 Perasan Kurma (Dirar, 1993)

Kurma utuh dihilangkan bijinya, kemudian ditimbang sebanyak 130 gram. Kemudian kurma ditaruh dalam wadah dan ditambahkan air matang (boiled water) 100⁰C sebanyak 390 ml (1:3), lalu aduk perlahan-lahan. Kemudian rendam selama semalam. Air rendaman yang diperoleh kemudian disaring dengan kain muslin dan cairan yang telah disaring dimasukkan masing-masing 20 ml ke dalam botol lalu ditutup rapat untuk kemudian difermentasi.

4.2.2.3 Proses Fermentasi

Fermentasi dilakukan dalam kondisi mikroaerob/mikroaerofilik secara spontan pada suhu ruang selama 5 hari berturut-turut. Kondisi mikroaerob/mikroaerofilik berarti bahwa fermentasi dilakukan dengan menyimpan perasan buah dalam wadah tertutup tanpa dilakukan pengambilan oksigen atau penambahan nitrogen seperti yang dilakukan pada fermentasi anaerob, sehingga kondisi tidak sepenuhnya anaerob namun oksigen sangat rendah. Berdasarkan literatur yang ditemukan dalam jurnal ilmiah (Najiha, et. al., 2010), disebutkan bahwa suhu Madinah pada musim panen pertengahan Oktober adalah 30⁰C. Suhu tersebut mendekati suhu ruangan rata-rata di Indonesia, yaitu 27-34⁰C (Sahupala, 2005). Berdasarkan hasil pengukuran suhu di ruangan percobaan, maka suhu yang digunakan akan dijaga konstan pada suhu 29⁰C.

4.2.2.4 Analisis Kimia

Analisis kimia dilakukan untuk mengidentifikasi dan mengukur senyawa-senyawa hasil fermentasi selama 5 hari berturut-turut. Analisis dilakukan setiap hari (per 24 jam) mulai dari hari ke-0 hingga hari ke-5. Senyawa-senyawa yang diidentifikasi adalah senyawa gula (glukosa, fruktosa, dan sukrosa), alkohol (metanol, etanol, propanol, butanol), dan senyawa asam (asam tartarat, asam sitrat, asam malat, asam asetat). Tahap ini terdiri dari preparasi sampel, identifikasi senyawa standar, dan pengukuran kadar senyawa.

4.2.2.4.1 Preparasi Sampel

Setiap hari (hari ke-0 hingga hari kelima) sejumlah 3 ml cairan hasil fermentasi setiap perasan buah diambil dan dimasukkan dalam 2 buah tube 1,5 ml. Kemudian cairan dalam tube tersebut disentrifus pada kecepatan 10000 rpm selama 15 menit untuk mendapatkan supernatan yang berupa cairan bening. Kemudian supernatan tersebut diambil dan disaring seluruhnya dengan membrane filter 0,2 µl. Supernatan yang telah disaring kemudian disimpan dalam botol vial 10 ml untuk dianalisis. Berikut adalah bagan alir preparasi sampel untuk tiap ulangan sampel yang disajikan pada Gambar 11.

4.2.2.4.2 Identifikasi Senyawa Standar

Sebelum dilakukan analisis atau pengukuran senyawa yang akan diidentifikasi, maka terlebih dahulu dilakukan identifikasi senyawa standar yang akan diidentifikasi dan diukur. Senyawa standar

41 17

yang diidentifikasi terdiri atas fruktosa, glukosa, sukrosa, metanol, etanol, propanol, butanol, asam tartarat, asam sitrat, asam malat, dan asam asetat. Masing-masing senyawa dibuat larutan 0.5% dengan menggunakan air bebas ion. Kemudian sebanyak 10 µl dari masing-masing larutan diinjeksikan ke dalam HPLC untuk kemudian diidentifikasi pemisahan kurva standar yang terbentuk.

Gambar 12. Diagram alir preparasi sampel untuk analisis HPLC

4.2.2.4.3 Identifikasi dan Pengukuran Senyawa yang Dianalisis

Setelah tahap preparasi selesai dan diperoleh kurva pemisahan senyawa standar yang baik, maka analisis senyawa hasil fermentasi siap untuk dilakukan. Analisis ini dilakukan dengan menggunakan instrumen analisis High Performance Liquid Chromatography (HPLC). Pada analisis gula digunakan detektor RID, kolom RH, dan fase gerak asetonitril 75%. Pada analisis alkohol digunakan detektor RID, kolom amino, dan fase gerak asam sulfat 0.01 N. Pada analisis asam organik digunakan detektor UV, kolom C18, dan fase gerak buffer fosfat.

Sebanyak 10 µl cairan dalam botol vial diambil dengan menggunakan microsyringe 10 µl dan diinjeksikan ke dalam HPLC. Identifikasi senyawa/komponen ditentukan melalui jumlah peak (puncak kurva) yang menyatakan jumlah komponen yang disesuaikan dengan kurva standar. Pengukuran konsentrasi tiap senyawa/komponen yang telah diidentifikasi ditentukan melalui penghitungan luas peak yang menyatakan konsentrasi komponen dalam campuran (Hendayana, 2006).

4.2.2.5 Analisis Statistik

4.2.2.5.1 Analisis Korelasi (Pearson)

Data hasil pengukuran dengan HPLC dikelompokkan berdasarkan objek, yaitu perasan anggur, perasan apel, dan perasan kurma. Analisis Pearson menggunakan program Minitab 15. Analisis dilakukan tiap objek secara terpisah. Data waktu (hari), kadar fruktosa, glukosa, sukrosa, etanol, asam tartarat, asam sitrat, asam malat, dan asam asetat pada setiap perasan buah diinput ke dalam

3 ml sampel

Sentrifus 10.000 rpm selama 15 menit

Supernatan Endapan

Saring dengan membrane

filter 0,2 µl

Masukkan dalam botol vial

Sampel siap analisis

42 17

worksheet. Kemudian pilih menu Stat, kemudian menu Basic Statistic kemudian pilih menu Correlation. Seluruh variabel yang dianalisis dipindah ke kolom ‗variables‘, kemudian klik OK.

Maka akan keluar tampilan output korelasi setiap senyawa.

4.2.2.5.2 Analisis Pengaruh Waktu Fermentasi (hari) terhadap Kadar Senyawa

Signifikan

Analisis pengaruh waktu fermentasi (hari) terhadap kadar senyawa signifikanANOVA menggunakan program SAS 9.1.3. Data waktu (hari) dan kadar etanol pada ketiga perasan buah diinput ke dalam file editor pada program SAS 9.1.3 kemudian klik menu ‗run‘ untuk memproses data. Kemudian uji lanjut dilakukan dengan metode Tukey menggunakan program SAS 9.1.3. Input analisis pengaruh waktu fermentasi dan uji lanjut dapat dilihat pada Lampiran 25.

4.2.2.5.3 Analisis Klaster (Cluster Analysis)

Analisis Klaster menggunakan program Minitab 15. Data waktu (hari) dan kadar etanol pada ketiga perasan buah diinput ke dalam worksheet. Kemudian pilih menu Stat, kemudian pilih menu Multivariate, lalu pilih menu Cluster Variables. Setelah itu akan muncul tampilan Cluster Variables. Pindahkan seluruh variabel yang akan diukur ke dalam kotak Variables or Distance Matrix dengan cara memblok seluruh variabel kemudian pilih select. Pilih link method Ward dan pilih Correlation untuk jarak matriks serta ketik angka ‗1‘ untuk jumlah klaster. Lalu klik menu Show Dendogram untuk menampilkan output dendogram kemudian klik OK.

4.2.2.6 Permodelan Matematika dan Perhitungan Rasio Fraksi

Model matematika dibuat untuk profil keseluruhan fermentasi (gula, etanol, dan asam) pada setiap perasan buah (perasan anggur, perasan apel, dan perasan/rendaman kurma). Model yang dihasilkan merupakan suatu fungsi diferensial dari setiap senyawa. Oleh karena itu, pada setiap perasan buah akan dihasilkan fungsi untuk ketiga senyawa dimana fungsi-fungsi tersebut merupakan suatu kesatuan sistem dinamik.

Pertama-tama dibuat asumsi sederhana yang menggambarkan dinamika gula, etanol, dan asam dalam proses fermentasi yang dilakukan. Kemudian berdasarkan asumsi tersebut, diformulasikan suatu fungsi diferensial untuk masing-masing senyawa. Fungsi yang ada dan data penelitian kemudian diinput ke dalam program Mathematica 7.0 for Students untuk diperoleh nilai parameter penduga. Metode yang digunakan adalah metode kuadrat terkecil (Least Square). Adapun model yang dipergunakan adalah model logistik. Tampilan input dapat dilihat pada Lampiran 28 (untuk perasan anggur), Lampiran 29 (untuk perasan apel), dan Lampiran 30 (untuk perasan/rendaman kurma).

Kemudian diperoleh solusi berupa persamaan dari ketiga senyawa dengan parameter yang dihasilkan dari pengolahan fungsi dengan data penelitian. Kesesuaian model dilihat melalui output kurva solusi penduga dengan sebaran data penelitian. Secara umum, fungsi diferensial pada model logistik adalah:

dimana:

dX/dt = laju perubahan X pada t tertentu X = senyawa/fungsi senyawa r = rasio pertumbuhan senyawa

43 17

K = kapasitas kadar senyawa t = waktu

Berdasarkan fungsi dasar tersebut, maka fungsi yang dipakai pada penggunaan gula, pembentukan etanol, dan pembentukan asam menjadi:

dimana :

dS/dt = laju perubahan gula pada t tertentu dE/dt = laju perubahan etanol pada t tertentu dA/dt = laju perubahan asam pada t tertentu S = konsentrasi gula

E = konsentrasi etanol A = konsentrasi asam S[t] = fungsi gula E[t] = fungsi alkohol A[t] = fungsi asam

α = parameter fungsi diferensial gula β = parameter fungsi diferensial etanol γ = parameter fungsi diferensial asam

K = kadar maksimum senyawa gula/alkohol/asam pada setiap perasan buah t = waktu

Fungsi diferensial di atas menjelaskan laju penurunan gula (dS/dt), laju peningkatan etanol (dE/dt), dan laju peningkatan asam (dA/dt). Laju perubahan gula merupakan suatu penurunan konsentrasi gula. Laju perubahan etanol merupakan suatu peningkatan konsentrasi etanol yang dipengaruhi keberadaan gula. Laju perubahan asam juga merupakan suatu peningkatan konsentrasi asam yang dipengaruhi keberadaan gula.

Setelah diperoleh model matematika di atas (sebagai solusi sistem dinamik), maka dilakukan perhitungan kadar gula, etanol, dan asam di hari ketiga pada masing-masing perasan buah untuk dibandingkan dengan kadar gula, etanol, dan asam hasil penelitian di hari yang sama. Perhitungan ini dilakukan dengan mengintegralkan model matematika yang ada dengan bantuan program

Mathematica 7.0 for Student.

Kemudian dilakukan perhitungan rasio fraksi untuk senyawa gula, etanol, dan asam pada masing-masing perasan buah. Perhitungan diawali dengan menghitung fraksi dari senyawa gula,etanol, dan asam dengan rumus :

44 17

dimana:

F = fraksi senyawa gula/etanol/asam

X = kadar senyawa gula/etanol/asam di hari ketiga berdasarkan perhitungan dari model matematika

Y = kadar awal senyawa gula/kadar senyawa etanol dan asam saat titik balik/kadar senyawa etanol dan asam pada saat maksimum

Fraksi yang telah diperoleh untuk senyawa gula, etanol, asam kemudian dibandingkan antar perasan buah untuk dilihat pola rasio/perbandingan gula,etanol,dan asamnya. Nilai rasio pada masing-masing perasan buah diperoleh dengan membangi fraksi tiap senyawa dengan fraksi senyawa terkecil yang terdapat pada perasan buah tersebut.

45 17