Kekerasan Beras Analog. - HASIL DAN PEMBAHASAN

4. HASIL DAN PEMBAHASAN

4.5. Kekerasan Beras Analog.

Kekerasan merupakan parameter yang digunakan untuk mengukur kekuatan biji beras analog terhadap gaya yang menekannya atau dapat didefinisikan sebagai kekuatan hancur beras analog (Ajeigbe et al. 2008). Pengaruh suhu ekstrusi dan kadar air adonan terhadap kekerasan beras analog ditampilkan pada Gambar 35 (Budi et al. 2015b) dan pengaruh suhu ekstrusi dan kadar amilosa terhadap kekerasaan beras analog dapat dilihat pada Gambar 36. Analisis statistik (uji sidik ragam pada taraf p=0.05) memperlihatkan bahwa faktor-faktor suhu ekstrusi, kadar air adonan, kadar amilosa, interaksi suhu ekstrusi-kadar amilosa, interaksi kadar air adonan-kadar amilosa, dan interaksi suhu ekstrusi-kadar air adonan-kadar amilosa memberikan pengaruh yang nyata terhadap kekerasan beras analog. Namun faktor interaksi suhu ekstrusi-kadar air adonan tidak memberikan pengaruh yang nyata.

V-helik kompleks amilosa-lipid Ikatan hidrogen interhelik Molekul air interhelik Ikatan hidrogen intrahelik

51 Gambar 35. Grafik hubungan kekerasan beras analog dan kadar air adonan. Huruf

yang yang berbeda menunjukkan adanya perbedaan yang nyata. Huruf a, b, untuk faktor suhu ekstrusi dan huruf x, y, z untuk faktor kadar air adonan.

Gambar 36. Grafik hubungan kekerasan beras analog dan kadar amilosa pada suhu ekstrusi 70o_{C, 80}o_{C, dan 90}o_{C. Huruf yang yang berbeda}

menunjukkan adanya perbedaan yang nyata. Huruf a, b, untuk faktor suhu ekstrusi dan huruf x, y untuk faktor kadar amilosa.

Peningkatan suhu ekstrusi dari 70o_{C menjadi 90}o_{C telah meningkatkan}

kekerasan beras analog dari 1.71 – 4.36 kg menjadi 2.05 – 5.70 kg yang disebabkan oleh meningkatnya derajat kristalinitas beras analog. Semakin meningkat derajat kristalinitas beras analog maka semakin teratur susunan molekul senyawa kompleks amilosa-lipid sehingga gaya antar molekul menjadi semakin kuat. Uji

ax _ay az ax ay az bx by bz 0 1 2 3 4 5 6 7 8 35 40 45 K eke ra sa n (kg ) Kadar air (%) T 70 oC T 80 oC T 90 oC ax ax ax ax ay ay ay ay bx bx by by 2 4 6 8 10 12 14 16.99 19.35 21.72 24.09 K eke ra sa n (kg ) Kadar amilosa (%) T 70 oC T 80 oC T 90 oC

lanjut Duncan memperlihatkan bahwa kekerasan beras analog yang dihasilkan pada suhu ekstrusi 70o_{C dan 80}o_{C tidak berbeda nyata tetapi pada suhu ekstrusi 90}o_C

tampak berbeda nyata. Pada suhu ekstrusi 90o_{C, senyawa kompleks amilosa-lipid}

tipe II yang tersusun dari molekul amilosa rantai panjang terbentuk dan memiliki derajat kristalinitas yang lebih tinggi dibanding derajat kristalinitas senyawa kompleks amilosa-lipid tipe I yang terbentuk pada suhu ekstrusi kurang dari 80o_C

dari molekul amilosa rantai pendek. Hal ini akan berdampak pada jumlah energi yang dibutuhkan untuk memutuskan ikatan tersebut atau untuk merusak beras analog tersebut semakin besar, yang berarti bahwa beras analog tersebut semakin keras.

Meningkatnya kekerasan beras analog akibat peningkatan suhu ekstrusi juga dapat dilihat dari mikrostruktur beras analog dengan menggunakan SEM seperti yang terlihat pada Gambar 37 (Budi et al. 2015b). Hasil foto SEM potongan melintang beras analog pada suhu 70o_{C menunjukkan bahwa partikel-partikel beras}

analog tampak tidak terikat kuat (Gambar 37a). Oleh karena itu ikatan-ikatan antar partikel beras analog mudah dipatahkan dan beras menjadi menjadi rapuh atau mudah pecah. Pada suhu ekstrusi 80o_{C, partikel-partikel tampak mulai meleleh dan}

sedikit terikat (Gambar 37b). Ikatan antar partikel yang muncul di dalam butiran beras analog meningkatkan kekuatan beras analog. Sedangkan pada suhu ekstrusi 90o_{C partikel-partikel sudah meleleh dan terikat sempurna sehingga meningkatkan}

kekuatan butiran beras analog (Gambar 37c). Peningkatan suhu ekstrusi meningkatkan jumlah ikatan antar partikel sehingga meningkatkan kekerasan butiran beras analog.

Peningkatan kadar air adonan dari 35% menjadi 45% menurunkan kekerasan beras analog dari 4.36 – 5.70 kg menjadi 1.71 – 2.05 kg (Gambar 35). Uji lanjut Duncan menunjukkan bahwa peningkatan kadar air adonan dari 35%, 40%, dan 45% telah menurunkan kekerasan beras analog dengan signifikan. Penurunan kekerasan ini disebabkan oleh menurunnya derajat kristalinitas dan penambahan jumlah pori di dalam butiran beras analog seperti yang terlihat di foto SEM pada Gambar 38 (Budi et al. 2015b). Menurunnya derajat kristalinitas menunjukkan adanya pengurangan keteraturan molekul-molekul senyawa kompleks amilosa-lipid (Cuthbert et al. 2012). Peningkatan kadar air adonan meningkatkan jumlah air di beras analog basah, khususnya di daerah interhelik sehingga menyebabkan jarak molekul-molekul senyawa kompleks amilosa-lipid semakin jauh dan berdampak pada menurunnya keteraturan molekul-molekul senyawa kompleks amilosa-lipid atau menurunnya derajat kristalinitas (Gambar 34). Ketika beras analog dikeringkan, molekul-molekul air akan menguap dan meninggalkan ruang kosong atau pori-pori di dalam butiran beras analog. Foto SEM menunjukkan bahwa partikel-partikel beras analog pada kadar adonan 35% tampak masih padat dan kompak (Gambar 38a). Pada kadar air adonan 40% partikel-partikel mulai lepas atau muncul pori-pori (Gambar 38b) dan pada kadar air 45% partikel-partikel menjadi longgar atau pori-pori menjadi lebih besar (Gambar 38c). Keberadaan pori-pori di dalam butiran beras analog menjadi titik lemah. Ketika butiran beras analog mendapatkan tekanan dari sebuah gaya, tekanan tersebut akan didistribusikan ke semua bagian. Ketika gaya yang didistribusikan melalui sebuah pori, gaya tersebut tidak dapat didistribusikan ke lingkungan sehingga akan terakumulasi di satu titik.

53 Gambar 37. Foto SEM dengan perbesaran 750x dari potongan melintang beras

analog yang diproduksi pada kadar air adonan 40%, kadar amilosa adonan 16.99%, dan suhu ekstrusi 70o_{C (a), 80}o_{C (b), dan 90}o_{C (c).}

a

b

Gambar 38. Foto SEM dengan perbesaran 750x dari potongan melintang beras analog yang diproduksi pada suhu ekstrusi 70o_{C, kadar amilosa}

adonan 16.99%, dan kadar air adonan 35% (a), 40% (b), dan 45% (c).

a

b

55 Jika gaya yang terakumulasi telah mencapai titik lelah dari beras analog, akan muncul retakan/crack dari pori tersebut dan kemudian akan terjadi patahan. Oleh karena itu peningkatan pori-pori di dalam butiran beras analog akan menurunkan kekerasan beras analog.

Perlakuan peningkatan kadar amilosa di dalam adonan meningkatkan kekerasan butiran beras analog dari 4.06 – 4.74 kg menjadi 4.91 – 8.20 kg (Gambar 36). Sebagian komponen amilosa tersebut akan berinteraksi secara kuat dengan lipid membentuk senyawa kompleks amilosa-lipid dan sisanya menjadi senyawa amilosa bebas. Komponen amilosa yang tidak terkonversi menjadi senyawa kompleks amilosa-lipid merupakan senyawa amilosa bebas yang akan berfungsi sebagai pengikat molekul-molekul amilopektin terdegradasi atau partikel-partikel beras analog (Singh et al. 2005). Peningkatan kadar amilosa akan meningkatkan jumlah komponen amilosa bebas dan mendorong meningkatnya ikatan network

antar molekul-molekul amilopektin terdegradasi sehingga akan meningkatkan kekuatan atau kekerasan beras analog.

Uji lanjut Duncan menunjukkan bahwa kekerasan beras analog pada kadar amilosa 16.99% dan 19.35% tidak berbeda nyata tetapi kekerasan beras analog pada kadar amilosa 19.35% dan 21.72% tampak berbeda nyata. Sedangkan kekerasaan beras analog pada kadar amilosa 21.72% dan 24.09% juga tampak tidak berbeda nyata. Peningkatan kadar amilosa dari 16.99% menjadi 19.35% tidak mampu meningkatkan kekerasan beras analog secara signifikan. Ketika kadar amilosa mencapai 21.72%, kekerasan beras analog yang dihasilkan meningkat cukup signifikan. Singh et al. (2005) yang membandingkan sifat-sifat kimia fisik beras sosoh dari berbagai varitas melaporkan bahwa kadar amilosa mempunyai korelasi positif yang sangat kuat terhadap kekerasan beras sosoh. Kadar amilosa yang tinggi dapat memberikan ikatan yang lebih banyak antar partikel-partikel dan molekul- molekul sehingga beras cenderung keras. Namun hasil yang berkebalikan diperoleh oleh Thachil et al. (2014) yang mengekstrusi tepung jagung dengan kadar amilosa 25% dan 45% pada suhu ekstrusi 105o_{C, kecepatan ulir 350 rpm dan kadar air 18%.}

Ekstrudat jagung berkadar amilosa tinggi menunjukkan kurang keras dibandingkan dengan ekstrudat jagung berkadar amilosa rendah. Jagung berkadar amilosa tinggi yang diekstrusi menghasilkan ekstrudat yang lebih mengembang sehingga ekstrudat menjadi mudah pecah. Kontribusi peningkatan kadar amilosa terhadap kekerasan beras analog dapat juga dilihat dari mikrostruktur beras analog dengan menggunakan SEM. Pada foto SEM beras analog dengan kadar amilosa 16.99% (Gambar 39a) menunjukkan bahwa partikel-partikel padatan beras analog tampak tidak terikat sehingga mudah dipisahkan/pecah. Sedangkan pada foto SEM beras analog dengan kadar amilosa 24.09% (Gambar 39b) sebagian besar partikel- partikel padatan beras analog tampak terikat. Adanya ikatan-ikatan antar partikel ini menyebabkan meningkatnya kekerasan beras analog.

Pengaruh faktor-faktor interaksi suhu ekstrusi-kadar amilosa, interaksi kadar air adonan-kadar amilosa, dan interaksi suhu ekstrusi-kadar air adonan-kadar amilosa yang yang signifikan terhadap kekerasan beras analog dapat juga dilihat dari foto SEM potongan melintang beras analog seperti yang terlihat pada Gambar 40 dan Gambar 41. Perubahan kondisi operasi dari suhu 70o_{C-kadar amilosa}

16.99% menjadi suhu 90o_{C-kadar amilosa 24.09% yang merupakan interaksi suhu}

ekstrusi-kadar amilosa telah meningkatkan kekerasan beras analog dari 4.06 kg menjadi 8.20 kg.

Gambar 39. Foto SEM perbesaran 750x dari potongan melintang beras analog yang diproduksi pada suhu ekstrusi 70o_{C, kadar air adonan 40%, dan kadar}

amilosa adonan 16.99% (a) dan 24.09% (b).

Peningkatan kekerasan tersebut juga dapat dilihat dari perubahan mikrostruktur foto SEM beras analog. Pada foto SEM suhu ekstrusi 70o_{C-kadar amilosa 16.99%}

(Gambar 40a) partikel-partikel tampak tidak terikat sehingga mudah dipisahkan/dipecahkan. Sedangkan pada foto SEM suhu ekstrusi 90o_C-kadar

amilosa 24.09% (Gambar 40b) partikel-partikel terlihat terikat kuat sehingga tidak dapat dipatahkan dengan mudah/lebih keras. Begitu juga perubahan kondisi operasi dari kadar air adonan 45%-kadar amilosa 16.99% menjadi kadar air adonan 40%- kadar amilosa 24.09% yang merupakan interaksi kadar air adonan-kadar amilosa telah meningkatkan kekerasan dari 1.71 kg menjadi 4.91 kg. Peningkatan kekerasan tersebut juga dapat dilihat dari perubahan mikrostruktur foto SEM beras analog. Pada foto SEM kadar air adonan 45%-kadar amilosa 16.99% pori-pori di dalam beras analog tampak lebar (Gambar 40c) sehingga beras analog menjadi mudah pecah/rapuh saat diberi gaya tetapi foto SEM kadar air adonan 40%-kadar amilosa 24.09% pori-pori tampak lebih rapat (Gambar 40d) sehingga menjadi lebih kuat jika dikenai gaya tekan.

a

Gambar 40. Foto SEM perbesaran 750x dari beras analog dengan suhu ekstrusi 70o_{C-kadar amilosa 16.99% (a), suhu ekstrusi 90}o_{C-kadar amilosa}

24.09% (b), kadar air adonan 45%-kadar amilosa 16.99% (c), dan kadar air adonan 40%-kadar amilosa 24.09% (d).

Perubahan kondisi operasi dari suhu ekstrusi 70o_{C-kadar air adonan 35%-kadar}

amilosa 16.99% menjadi suhu ekstrusi 90o_{C-kadar air adonan 40%-kadar amilosa}

24.09% yang merupakan interaksi suhu ekstrusi-kadar air adonan-kadar amilosa telah meningkatkan kekerasan beras analog dari 4.36 kg menjadi 8.20 kg. Peningkatan kekerasan tersebut juga dapat dilihat dari perubahan mikrostruktur foto SEM beras analog. Pada foto SEM suhu ekstrusi 70o_{C-kadar air adonan 35%-}

kadar amilosa 16.99% (Gambar 41a) partikel-partikel tampak padat tetapi tidak terikat kuat sehingga agak tidak mudah dipecahkan. Sedangkan pada foto SEM suhu ekstrusi 90o_{C-kadar air adonan 40%-kadar amilosa 24.09% (Gambar 41b)}

partikel-partikel terlihat terikat kuat dan ada sedikit pori-pori. Meskipun memiliki sedikit pori-pori beras analog tersebut tetap keras karena kuatnya ikatan antar partikel.

Beras IR 64 yang berfungsi sebagai kontrol mempunyai kekerasan 4.21 kg lebih besar dibandingkan beras analog dari adonan dengan kadar air 45%, lebih kecil dibandingkan dengan beras analog pada perlakuan kadar air adonan 35–40% dan suhu 80–90o_{C, kadar amilosa 21.72–24.09% dan suhu 80}o_{C, dan kadar amilosa}

19.35–24.09% dan suhu 90o_{C serta sama dengan kekerasan beras analog pada}

perlakuan lainnya (Budi et al. 2015b).

a

c

b

Gambar 41. Foto SEM perbesaran 750x dari beras analog dengan suhu ekstrusi 70o_{C-kadar air adonan 35%-kadar amilosa 16.99% (a) dan suhu}

ekstrusi 90o_{C-kadar air adonan 40%-kadar amilosa 24.09% (b).} 4.6. Kekerasan dan Kekuatan Kunyah Nasi dari Beras Analog.

Setelah ditanak nasi beras analog yang dihasilkan akan memiliki tekstur yang spesifik dan diukur dengan Texture Analyzer (TA-XT2i). Dua parameter tekstur yang diamati adalah kekerasan dan kekuatan kunyah nasi. Kekerasan nasi didefinisikan sebagai gaya yang dibutuhkan untuk menekan nasi hingga mengalami deformasi. Sedangkan kekuatan kunyah (gumminess) nasi didefinisikan sebagai energi yang dibutuhkan untuk memecah/mengunyah nasi (makanan agak padat/semi solid) sampai siap ditelan (Leelayuthsoontorn dan Thipayarat 2006). Kekerasan dan kekuatan kunyah nasi termasuk faktor penentu penerimaan konsumen.

Grafik hubungan kekerasan nasi dan kadar air adonan dan grafik hubungan kekuatan kunyah nasi dan kadar air adonan menunjukkan bahwa perlakuan suhu ekstrusi pada proses pembuatan beras analog memberikan pengaruh positif terhadap kekerasan dan kekuatan kunyah nasi beras analog tetapi perlakuan kadar air adonan berpengaruh negatif terhadap kekerasan dan kekuatan kunyah nasi beras analog (Gambar 42 dan 43). Hasil uji sidik ragam pada taraf p=0.05 menunjukkan bahwa perlakuan kadar air adonan, kadar amilosa, dan suhu ekstrusi pada proses pembuatan beras analog memberikan pengaruh yang berbeda nyata terhadap

a

59 kekerasan dan kekuatan kunyah nasi beras analog. Sedangkan faktor-faktor interaksi suhu ekstrusi-kadar air adonan, interaksi suhu ekstrusi-kadar amilosa, interaksi kadar air adonan-kadar amilosa, dan interaksi suhu ekstrusi-kadar air adonan-kadar amilosa tidak memberikan pengaruh yang berbeda nyata terhadap kekerasan dan kekuatan kunyah nasi beras analog.

Gambar 42. Grafik hubungan kekerasan nasi dan kadar air adonan pada suhu 70o_C,

80o_{C, dan 90}o_{C. Huruf yang yang berbeda menunjukkan adanya}

perbedaan yang nyata. Huruf a, b, c untuk faktor suhu ekstrusi dan huruf x, y, z untuk faktor kadar air adonan.

Gambar 43. Grafik hubungan kekuatan kunyah nasi dan kadar air adonan pada suhu ekstrusi 70o_{C, 80}o_{C, dan 90}o_{C. Huruf yang yang berbeda}

menunjukkan adanya perbedaan yang nyata. Huruf a, b, c untuk faktor suhu ekstrusi dan huruf x, y, z untuk faktor kadar air adonan.

ax ay az bx by bz cx cy cz 1000 1400 1800 2200 2600 3000 35 40 45 K eke ra sa n na si (g ) Kadar air (%) 70 oC 80 oC 90 oC ax ay az bx by bz cx cy cz 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 35 40 45 K ekua ta n kuny ah na si (g ) Kadar air (%) T 70 oC T 80 oC T 90 oC

Kenaikan suhu ekstrusi dari 70o_{C menjadi 90}o_{C meningkatkan kekerasan}

nasi beras analog dari 1158.7 – 2038.9 g menjadi 1532.0 – 2525.7 g (Gambar 42) dan kekuatan kunyah nasi beras analog dari 444.2 – 1002.8 g menjadi 686.1 – 1259.2 g (Gambar 43). Hal ini disebabkan oleh meningkatnya derajat kristalinitas beras analog. Peningkatan kekerasan dan kekuatan kunyah nasi beras analog yang disebabkan oleh meningkatnya suhu ekstrusi juga disampaikan oleh Zhuang et al.

(2010) meskipun dengan tingkat kenaikan yang berbeda. Kenaikan kadar air adonan dari 35% menjadi 45% menurunkan kekerasan nasi beras analog dari 2038.9 – 2525.7 g menjadi 1158.7 – 1532.0 g (Gambar 42) dan kekuatan kunyah nasi beras analog dari 1002.8 – 1259.2 g menjadi 444.2 – 686.1 g (Gambar 43). Kenaikan kadar air adonan tersebut akan meningkatkan pori-pori di di dalam beras analog dan nasi beras analog. Peningkatan pori-pori ini menyebabkan kekerasan dan kekuatan kunyah nasi beras analog menjadi menurun. Zhuang et al. (2010) yang juga mengukur kekerasaan dan kekuatan kunyah nasi beras analog yang dihasilkan dari perlakuan kadar air 28% menjadi 36% mendapatkan hasil yang berbeda dengan kecenderungan yang semakin meningkat dengan meningkatnya kadar air adonan.

Kadar amilosa mempunyai pengaruh positif terhadap kekerasan dan kekuatan kunyah nasi beras analog (Gambar 44 dan 45). Peningkatan kadar amilosa dari 16.99% menjadi 24.09% meningkatkan kekerasan dan kekuatan kunyah nasi beras analog dari 1305.3–1996.4 g menjadi 1788.1–2364.5 g dan dari 549.7–1025.0 g menjadi 728.1–1177.4 g. Data tersebut menunjukkan bahwa peningkatan kadar amilosa menyebabkan nasi menjadi keras/pera. Kadar amilosa yang tinggi dapat memberikan interaksi yang lebih baik antara partikel dengan partikel dan partikel dengan komponen lain seperti protein dan lipid (Singh et al. 2005). Beras IR 64 yang digunakan sebagai kontrol memiliki kekerasan dan kekuatan kunyah nasi 2901.0 dan 1497.4 g lebih besar dari kekerasan dan kekuatan kunyah nasi beras analog pada semua perlakuan.

Gambar 44. Grafik hubungan kekerasan nasi dan kadar amilosa pada suhu ekstrusi 70o_{C, 80}o_{C, dan 90}o_{C. Huruf yang yang berbeda menunjukkan adanya}

perbedaan yang nyata. Huruf a, b, c untuk faktor suhu ekstrusi dan huruf x, y, z untuk faktor kadar amilosa.

ax ay ay az bx by by bz cx cy cy cz 1000 1400 1800 2200 2600 16.99 19.35 21.72 24.09 K eke ra sa n na si (g ) Kadar amilosa (%) 70 oC 80 oC 90 oC

61 Gambar 45. Grafik hubungan kekuatan kunyah nasi dan kadar amilosa pada suhu

ekstrusi 70o_{C, 80}o_{C, dan 90}o_{C. Huruf yang yang berbeda}

menunjukkan adanya perbedaan yang nyata. Huruf a, b, c untuk faktor suhu ekstrusi dan huruf x, y untuk faktor kadar amilosa.

4.7. Korelasi Derajat Kristalinitas dengan Kekerasan Beras Analog dan

Dalam dokumen Peran Reologi Adonan Di Die Head Ekstruder, Derajat Gelatinisasi Dan Kristalinitas Beras Analog Pada Karakteristik Fisiknya (Halaman 70-81)