Pada tahap ini, dibuat palm oil gel dengan formula yang memiliki estimasi kekuatan gel maksimum yang telah diperoleh dari tahap 2. Produk yang telah dibuat selanjutnya diukur respon kekuatan gelnya untuk mengetahui besarnya penyimpangan nilai kekuatan gel antara hasil pengukuran objektif dengan nilai estimasi kekuatan gel yang diperoleh dari hasil analisis dengan RSM. Selain itu, dilakukan juga pengukuran kadar air, aktivitas air (aw), tingkat sineresis dan warna produk.
Palm oil gel yang memiliki kekuatan gel maksimum dibuat sebagai ingredien fungsional yang dalam aplikasinya dapat ditambahkan sebagai sumber pro-vitamin A dalam produk olahan pangan terutama minuman. Hasil penelitian pendahuluan menunjukkan bahwa dispersi palm oil gel dalam air membentuk cairan yang kental. Oleh karena itu, pada tahap ini dilakukan pengamatan dan
analisis kekentalan (viskositas) dan stabilitas dari dispersi palm oil gel dalam air pada beberapa taraf konsentrasi.
Tabel 7. Rancangan percobaan dengan sistem pengkodean untuk 3 ingredien
No Konjak glukomanan Minyak Maltodekstrin
1 -1 -1 -1 2 1 -1 -1 3 -1 1 -1 4 1 1 -1 5 -1 -1 1 6 1 -1 1 7 -1 1 1 8 1 1 1 9 -1.682 0 0 10 1.682 0 0 11 0 -1.682 0 12 0 1.682 0 13 0 0 -1.682 14 0 0 1.682 15 0 0 0 16 0 0 0 17 0 0 0 18 0 0 0 19 0 0 0 20 0 0 0 Rancangan Percobaan
Rancangan percobaan yang digunakan adalah central composite design (CCD). Response surface methodology digunakan sebagai metode pendekatan untuk memperoleh formula palm oil gel yang memiliki kekuatan gel maksimum.
Response surface methodology atau RSM adalah kumpulan teknik matematika dan statistika yang digunakan untuk membentuk model dan menganalisa masalah dalam suatu respon yang dipengaruhi oleh beberapa peubah dan bertujuan untuk mengoptimalisasi respon tersebut. RSM digunakan untuk mengetahui hubungan antara faktor percobaan dengan variabel respon. Berdasarkan persamaan hubungan tersebut, dapat diperoleh nilai faktor percobaan yang akan menghasilkan nilai variabel respon yang dikehendaki (Cochran dan Cox 1957).
Model umum rancangan yang digunakan adalah :
j i j i ij k i ii k i i iX X X X Y i 1 2 1 0 dimana : Y = Respon pengamatan 0 = Intersep i = Koefisien linier ii = Koefisien kuadratikXi = Kode perlakuan untuk faktor ke-i Xj = Kode perlakuan untuk faktor ke-j k = Jumlah faktor yang dicobakan
Data yang diperoleh dianalisis menggunakan software SAS v6.12, dan untuk memperoleh bentuk permukaan respon digunakan software Surfer 32 (Cochran dan Cox 1957).
Metode Analisis
Kadar β-Karoten (PORIM 1995)
Sampel ditimbang sebanyak 0,1 ± 0,0001 g ke dalam labu takar 25 ml. Sampel dilarutkan sedikit demi sedikit dengan pelarut heksan dan ditepatkan hingga tanda tera. Larutan tersebut dipindahkan ke dalam tabung reaksi bertutup ulir yang telah dibungkus dengan aluminium foil.
Kuvet quartz 1 cm dibilas dengan heksan dan dikeringkan. Absorbansi blanko (heksana) diukur sebagai faktor koreksi kesalahan (error) dari kuvet. Kuvet dibilas dengan sampel sebelum absorbansinya diukur. Absorbansi sampel diukur dengan spektrofotometer pada panjang gelombang 446 nm. Perhitungan kadar karoten sebagai beta karoten sebagai berikut :
Kadar -karoten (ppm) =
dimana :
As = Absorbansi sampel
Ab = Absorbansi blanko (di-autozero-kan, maka ab = 0,000) W = bobot sampel (g)
Total Tokoferol (Wong 1988)
Sebanyak 200 ± 10 mg sampel ditimbang secara tepat ke dalam labu takar 10 ml dan toluene sebanyak 5 ml ditambah ke dalam sampel dan selanjutnya ditambahkan 2,2’-bipiridin (0,07% b/v dalam etanol 95%) sebanyak 3,5 ml dan 0,5 ml FeCl3.6H2O (0,2% b/v dalam etanol 95%). Larutan ditepatkan menjadi 10 ml dengan penambahan etanol 95%. Absorbansi sampel diukur pada panjang gelombang 520 nm. Blanko dibuat dengan cara yang sama tetapi tanpa sampel. Larutan harus dihindarkan dari cahaya selama pembentukan warna. Perhitungan dilakukan dengan menggunakan kurva standar yang dibuat dari 0 - 240 µg α -tokoferol murni dalam 10 ml toluene dengan prosedur yang sama. Satuan ppm dinyatakan sebagai µ gram/gram sampel. Kadar tokoferol dalam sampel dapat dihitung dengan rumus :
Total tokoferol (ppm) =
dimana :
A = Absorbansi sampel
M = Gradien pada kurva standar W = Berat sampel (g)
Kadar Air (AOAC 1995)
Cawan aluminium dikeringkan dengan oven selama 30 menit, didinginkan selama 30 menit di dalam desikator, dan ditimbang. Sebanyak 5 gram sampel ditimbang dalam cawan yang sudah dikeringkan tersebut. Sampel beserta cawan aluminium dikeringkan dalam oven bersuhu 100oC selama 4 jam, kemudian didinginkan dalam desikator dan ditimbang. Selanjutnya, sampel dioven lagi selama 1 jam, didinginkan kembali dalam desikator dan ditimbang kembali. Kadar air dihitung dengan rumus :
Kadar air (% basis basah) =
dimana :
X = Berat sampel
Y = Berat sampel + cawan (setelah dikeringkan) A = Berat cawan
Kadar Asam Lemak Bebas sebagai Asam Palmitat (AOCS Official Method Ca 5a-40;2005-2006)
Sampel ditimbang sebanyak 28 g dalam labu erlenmeyer 250 ml, kemudian ditambahkan 100 ml etanol netral mendidih dan 2 ml indikator PP (phenolphtalein). Titrasi larutan dengan 0,25N NaOH. Erlenmeyer digoyang hingga muncul warna merah jambu. Warna merah jambu ini harus bertahan selama 30 detik. Hasil persentase asam lemak bebas dilaporkan sebagai asam palmitat. Perhitungannya sebagai berikut :
Kadar asam lemak bebas (% asam palmitat) =
Bilangan Iod, Metode Wijs (AOAC 920.159 1995)
Sampel sebanyak 0,5 g dalam erlenmeyer 500 ml, ditambahkan 20 ml larutan kloroform, 25 ml larutan wijs, kemudian dicampur merata dan disimpan dalam ruang gelap selama 30 menit pada suhu 25±5oC. Larutan dititrasi dengan larutan Na2S2O3 0,1N sampai berwarna kekuningan setelah ke dalam larutan ditambahkan 20 ml larutan KI 15% dan 100 ml aquades yang sudah dididihkan dan didinginkan. Tambahkan indikator pati ke dalam larutan dan titrasi kembali sampai warna biru hilang. Blanko dibuat dengan cara yang sama tanpa menggunakan minyak. Bilangan iod dinyatakan sebagai gram iod yang diserap per 100 g, dihitung sampai dua desimal dengan menggunakan rumus :
Bilangan iod (mg/g) =
dimana :
T = Normalitas larutan standar Na2S2O3 0,1N V0 = Volume larutan Na2S2O3 0,1N blanko V1 = Volume larutan Na2S2O3 0,1N sampel 12,69 = Berat atom iod
M = Berat sampel (g)
Kekuatan Gel (Modifikasi Verawaty 2008)
Kekuatan Gel (Gel strength/breaking force) hasil analisis dengan Texture Analyzer (TA) dinyatakan dalam satuan gram force. Kekuatan gel merupakan parameter yang digunakan untuk menunjukkan tingkat kekuatan dari struktur jaringan tiga dimensi gel. Definisi kekuatan gel yaitu gaya maksimum yang dibutuhkan probe TA untuk memecah gel. Semakin dalam penetrasi probe TA ke dalam gel, nilai gel strength akan terus meningkat sampai jarak penetrasi maksimum dan selanjutnya gel strength akan menurun tajam, yang diindikasikan dengan terjadinya pemecahan dari struktur jaringan tiga dimensi gel. Hasil analisis
gel strength dengan TA ditunjukkan oleh grafik yang menggambarkan hubungan antara waktu penetrasi dengan gaya yang dibutuhkan probe TA untuk berpenetrasi ke dalam gel dan nilai gel strength ditunjukkan oleh puncak pertama (maximum force) dari grafik tersebut.
Kekuatan gel dengan texture analizer (Stable Micro System TA.Xtplus)
menggunakan metode dan probe untuk pengujian gel dari gelatine (BS 757) dan jarak penetrasi probe yang digunakan adalah 35 mm. Pengukuran kekuatan gel dilakukan setelah 20 jam gel terbentuk. Oil gel yang diukur berbentuk silinder dengan ukuran diameter 0,5 atau 1 inch dan tinggi 3,5 cm; berat gel panas 15 g atau 50 g (berat saat gel dingin 14,5 g atau 48 g).
Sineresis (AOAC 1995)
Sineresis menunjukkan jumlah air yang keluar dari gel setelah produk disimpan pada suhu refrigerator (7oC) selama 96 jam. Penyiapan sampel dilakukan dengan cara mengemas palm oil gel yang berbentuk lembaran atau silinder dengan plastik (yang telah ditimbang beratnya), kemudian menyimpan
palm oil gel dengan kondisi yang telah ditentukan. Sineresis dihitung dengan mengukur jumlah air yang keluar dari palm oil gel setelah gel disimpan dibandingkan dengan berat awal palmoil gel. Perhitungan tingkat sineresis adalah sebagai berikut :
Sineresis palmoil gel (%) =
dimana :
A = Berat awal sampel sebelum penyimpanan (g) B = Berat plastik sebelum penyimpanan (g) C = Berat plastik + air setelah penyimpanan (g)
Analisis Visual
Pengamatan visual terhadap palm oil gel yang dilakukan meliputi pengamatan terhadap keberadaan minyak dipermukaan palm oil gel setelah produk disimpan pada suhu ruang selama 5 hari (120 jam); dan keberadaan air setelah produk disimpan pada suhu refrigerator (7oC) selama 72 jam dan diikuti
aging pada suhu ruang selama 24 jam sebelum pengamatan dilakukan. Tanda (+) diberikan jika saat pengamatan nampak adanya minyak atau air di permukaan
palm oil gel. Makin banyak tanda (+) berarti jumlah minyak atau air yang ada dipermukaan palmoil gel makin banyak. Tanda (-) diberikan jika tidak terdeteksi adanya minyak atau air setelah penyimpanan produk pada kondisi di atas.
Aktivitas Air
Aw diukur dengan menggunakan Aw-meter WA-360 Shibaura Electronics Co. Ltd. Alat dikaliberasi dengan larutan garam NaCl jenuh sebelum dilakukan pengukuran. Kaliberasi selesai dan dinyatakan berhasil apabila angka yang tertera di alat menunjukkan 0,75. Sampel dimasukkan ke dalam tempat sampel dengan cawan khusus, dan kemudian ditutup. Analisis dimulai dengan menekan tombol
Warna Metode CIE (Modifikasi Hutching 1999)
Analisis dilakukan dengan menggunakan alat Chromameter Minolta. Pada prinsipnya, Chromameter Minolta bekerja berdasarkan pengukuran perbedaan warna yang dihasilkan oleh permukaan sampel. Sistem notasi warna yang digunakan adalah sistem notasi CIE (Comission Internationale de I Eclairge)
yang kemudian di konversi ke sistem Hunter. Sistem notasi warna hunter memiliki parameter L, a, b. Nilai L (lightness) menyatakan parameter kecerahan yang mempunyai nilai dari 0-100 (hitam-putih). Nilai a menyatakan cahaya pantul yang menghasilkan warna kromatik campuran merah-hijau dengan nilai +a dari 0-100 untuk warna merah dan nilai –a dari -80-0 untuk warna hijau. Nilai b menyatakan warna kromatik campuran biru-kuning dengan nilai +b dari 0-100 untuk kuning dan nilai –b dari -80-0 untuk warna biru.
Profil Viskositas Dispersi Palm Oil Gel
Profil viskositas menunjukkan nilai viskositas dari dispersi palm oil gel
dalam air pada beberapa taraf konsentrasi (5%, 10%, 15%, 20%, dan 25%). Penyiapan sampel dilakukan dengan cara menambahkan air ke dalam sampel dengan perbandingan sampel : air = 1 : 2. Campuran dipanaskan hingga mencair (suhu 65oC) dan kemudian segera tambahkan sisa air ke dalam campuran (sesuai dengan konsentrasi dari sistem dispersi yang akan dibuat). Viskositas diukur setelah sistem dispersi disimpan pada suhu ruang selama 24 jam.
Viskositas dispersi palm oil gel diukur menggunakan rheometer haake. Rheometer haake merupakan jenis forced flow viscometer atau capillary viscometer yang cara kerjanya didasarkan pada sifat aliran cairan di dalam tabung berbentuk silinder. Untuk menentukan viskositas dispersi palm oil gel, sampel di alirkan dalam tabung silinder tipe SV2 yang memiliki panjang 19,6 mm dan diameter dalam 10,1 mm. Waktu pengukuran dilakukan selama 20 menit pada suhu 28oC dan kecepatan putaran aliran cairan maksimum yaitu 100 rpm/detik. Dari hasil pengukuran sampel dengan rheometer haake, akan diperoleh kurva hubungan antara shear stress dan shear rate. Shear stress (τ ) adalah gaya yang diberikan per satuan luas cairan; sedangkan shear rate ( •) adalah perubahan kecepatan akibat gaya yang diberikan terhadap cairan pada jarak tertentu
(Kusnandar et al. 2006). Nilai viskositas dispersi palm oil gel dinyatakan sebagai viskositas apparent (µa) dimana nilai viskositas sampel akan berbeda pada kondisi
shear stress dan shear rate yang berbeda.
Hasil pengukuran sampel dengan rheometer haake ini juga akan menghasilkan nilai n yang merupakan indeks tingkah laku aliran (flow behavior index) dan nilai k yang merupakan koefisien kekentalan (consistency coefficient). Parameter tersebut diturunkan dari model matematika yang menghubungkan
shear stress dan shear rate. Model matematika yang digunakan adalah model Power Low, dimana τ = K( •)n atau Ln τ = Ln K + (nLn •). Nilai n mengidentifikasikan jenis cairan; sedangkan nilai k mengidentifikasikan tingkat kekentalan cairan (Singh dan Heldman 2001).
Profil Stabilitas Dispersi Palm Oil Gel (Modifikasi Metode Huda 1994 di dalam Sabariman 2007)
Stabilitas dispersi palm oil gel yang diukur terdiri dari stabilitas tanpa pemanasan dan stabilitas dengan pemanasan. Stabilitas dispersi palm oil gel tanpa pemanasan menunjukkan persentase dispersi yang masih dapat membentuk sistem yang stabil setelah proses sentrifugasi pada kecepatan 1500 rpm selama 15 menit. Stabilitas dispersi palm oil gel dengan pemanasan menunjukkan persentase dispersi yang masih dapat membentuk sistem yang stabil setelah proses pemanasan sistem selama 30 menit pada suhu 80oC dan dilanjutkan dengan sentrifugasi pada kecepatan 1500 rpm selama 15 menit.
Profil stabilitas dispersi palm oil gel dibuat dengan menganalisis hasil pengukuran stabilitas dispersi tanpa pemanasan dan dengan pemanasan dari larutan palm oil gel pada beberapa taraf konsentrasi (2,5%; 5%; 7,5%; 10%; 12,5%; 15%; 17,5%; 20%; 22,5%; dan 25%). Penyiapan sampel dilakukan dengan cara menambahkan air ke dalam sampel dengan perbandingan sampel : air = 1 : 2. Campuran dipanaskan hingga mencair (suhu 65oC) dan kemudian segera tambahkan sisa air ke dalam campuran (sesuai dengan konsentrasi dari sistem dispersi yang akan dibuat). Stabilitas dispersi palm oil gel diukur setelah sistem dispersi disimpan pada suhu ruang selama 24 jam.
Persentase stabilitas dispersi palm oil gel diukur dengan membandingkan jumlah (dalam mililiter) sistem dispersi sesudah dengan sebelum proses (pemanasan dan atau sentrifugasi). Perhitungan persentase stabilitas dispersi palm oil gel adalah sebagai berikut.
Stabilitas dispersi palm oil gel (%) =
dimana :
A = Volume dispersi palm oil gel sebelum proses sentrifugasi atau proses pemanasan diikuti dengan sentrifugasi (ml)
B = Volume dispersi palm oil gel sesudah proses sentrifugasi atau proses pemanasan diikuti dengan sentrifugasi (ml)