4.2. Penelitian Utama
4.2.4. Kurva dan model sorpsi isotemis fish snack (produk ekstrusi)
Kurva sorpsi isotermis merupakan kurva yang menggambarkan hubungan antara aktivitas air (aw) atau kelembaban relatif kesetimbangan pada ruang penyimpanan (ERH) dengan kandungan air per gram suatu bahan pangan (Winarno 1994). Kadar air kesetimbangan yang diperoleh dari percobaan diplotkan dengan nilai aktifitas air atau RH lingkungannya untuk mendapatkan sebuah kurva yang disebut sebagai kurva sorpsi isotermis. Kurva yang terbentuk hampir menyerupai huruf S (sigmoid), yang berbeda dan khas untuk masing-masing bahan pangan. Kurva sorpsi isotermis dapat menggambarkan kandungan air yang dimiliki bahan tersebut sebagai keadaan relatif tempat penyimpanan (Winarno 2004). Kurva sorpsi isotermis fish snack (produk ekstrusi) TF dan DF dapat dilihat pada Gambar 12.
Gambar 12. Grafik hubungan aktifitas air dengan kadar air kesetimbangan fish snack (produk ekstrusi)
Penelitian-penelitian terdahulu telah banyak mengembangkan model-model persamaan matematik untuk menjelaskan fenomena sorpsi isotermis tersebut secara teoritis (Chirife dan Iglesias 1978, Van den Berg dan Bruin 1981). Penelitian ini hanya menggunakan enam model persamaan yaitu model Hasley, Chen Clayton, Henderson, Caurie, Oswin, dan Guggenheim Anderson de Boer (GAB). Model-model persamaan tersebut dipilih karena mampu menggambarkan
kurva sorpsi isotermis pada jangkauan nilai aktivitas air yang luas (Chirife dan Iglesias 1978). Selain itu, model-model persamaan tersebut memiliki
parameter kurang atau sama dengan tiga. Oleh karena itu, pengerjaannya akan lebih sederhana dan lebih mudah penyelesaiannya sesuai dengan pernyataan Labuza (1982) bahwa jika tujuan penggunaan kurva sorpsi isotermis tersebut untuk mendapatkan kemulusan kurva yang tinggi maka lebih cocok menggunkan model persamaan yang sederhana dan lebih sedikit jumlah parameternya.
Model-model persamaan non linear tersebut kemudian diubah ke dalam bentuk persamaan linear (y = a + bx) untuk mempermudah perhitungannya. Nilai-nilai tetapannya dapat ditentukan dengan menggunakan metode kuadrat terkecil. Metode kuadrat terkecil ini dapat memilih suatu regeresi terbaik diantara semua kemungkinan garis lurus yang dapat dibuat pada suatu diagram pencar (Walpole 1995). Metode ini tidak berlaku untuk model persamaan GAB yang memiliki tiga konstanta α, β, dan γ. Persamaan GAB merupakan persamaan polinomial yang menunjukkan hubungan aw/Me dan aw. Nilai konstanta-konstanta ini hanya dapat ditentukan dengan metode regresi kuadratik. Nilai konstanta yang diperoleh kemudian disubsitusikan ke dalam persamaan awal GAB untuk menghasilkan persamaan yang lebih sederhana yang menunjukkan hubungan kadar air kesetimbangan dengan aktivitas air. Penentuan persamaan linear model-model tersebut pada Lampiran 13. Persamaan-persamaan linear dari model-model-model-model persamaan kurva sorpsi isotermis dapat dilihat pada Tabel 5 dan Tabel 6.
Tabel 5. Model persamaan kurva sorpsi isotermis fish snack (produk ekstrusi) TF
Model Persamaan Linear (y = a + bx)
Hasley log (ln(1/aw)) = -1,94 - 1,79 log Me
Chen Clayton ln (ln(1/aw)) = 1,06 - 13,91 Me
Henderson log (ln(1/(1-aw))) = 1,32 + 1,52 log Me
Caurie ln Me = -3,21 + 1,92 aw
Oswin ln Me = -2,26 + 0,42 ln (aw/(1-aw))
GAB Me = 0,4166Aw/(1-0,7471Aw)(1-0,7471Aw+2,5577*0,7471Aw)
Tabel 6. Model persamaan kurva sorpsi isotermis fish snack (produk ekstrusi) DF
Model Persamaan Linear (y = a + bx)
Hasley log (ln(1/aw)) = -1,62 - 1,54 log Me
Chen Clayton ln (ln(1/aw)) = 0,76 - 9,90 Me
Henderson log (ln(1/(1-aw))) = 1,04 + 1,30 log Me
Caurie ln Me = -3,26 + 2,22 aw
Oswin ln Me = -2,16 + 0,49 ln (aw/(1-aw))
Persamaan-persamaan di atas kemudian digunakan untuk menentukan kadar air kesetimbangan kedua jenis snack. Keakuratan dan kemulusan kurva sorpsi isotermis dalam menggambarkan fenomena sorpsi ditentukan berdasarkan semakin berhimpitnya kurva sorpsi isotermis hasil percobaaan dengan kurva sorpsi isotermis dari model-model persamaan. Hasil perhitungan kadar air kesetimbangan snack TF dan snack DF berdasarkan persamaan tersebut dapat dilihat pada Lampiran 14.
Model-model persamaan tersebut kemudian diuji ketepatannya dengan menghitung nilai MRD (Mean Relative Determination). Uji ketepatan persamaan sorpsi isotermis dilakukan untuk mengetahui ketepatan dari beberapa model persamaan sorpsi isotermis yang terpilih sehingga memperoleh kurva sorpsi isotermis dengan menggunakan perhitungan Mean Relative Determination (MRD) (Walpole 1990). Hasil perhitungan nilai MRD terhadap beberapa model persamaan sorpsi isotermis dalam penentuan umur simpan fish snack dapat dilihat pada Tabel 7.
Tabel 7. Hasil perhitungan nilai MRD model persamaan sorpsi isotermis MRD Model Persamaan Snack TF Snack DF Hasley 5,15 24,32 Chen Clayton 4,26 7,03 Henderson 3,34 5,88 Caurie 2,45 5,20 Oswin 4,05 5,81 GAB 108,68 206,12
Berdasarkan hasil perhitungan pada Lampiran 15, model persamaan yang dapat menggambarkan kurva sorpsi isotermis yang paling tepat untuk snack TF dan snack DF adalah model Caurie. Model persamaan Caurie terpilih sebagai model yang memiliki kurva paling berhimpit dengan kurva sorpsi isotermis percobaan dibandingkan model-model persamaan lainnya. Model persamaan Caurie memiliki nilai MRD paling rendah dibandingkan model-model persamaan yang lain yaitu 2,45 untuk snack TF. Nilai tersebut menunjukkan bahwa model persamaan Caurie dapat menggambarkan keseluruhan kurva sorpsi isotermis snack TF dengan tepat (MRD < 5). Model persamaan Chen Clayton, Henderson, dan Oswin juga menggambarkan keseluruhan kurva sorpsi isotermis dengan tepat (MRD < 5) sedangkan model persamaan Hasley agak tepat dalam
menggambarkan keseluruhan kurva sorpsi isotermis (5 < MRD < 10). Namun semakin kecil nilai MRD yang diperoleh maka semakin tepat kurva model persamaan tersebut dalam menggambarkan kondisi kadar air kesetimbangan hasil percobaan. Model persamaan GAB tidak dapat menggambarkan keseluruhan kurva sorpsi isotermis snack TF dengan tepat (MRD > 10). Persamaan kurva
sorpsi isotermis model Caurie untuk snack TF yang dimaksud adalah ln Me = -3,21 + 1,92 aw. Kurva sorpsi isotermis berdasarkan model persamaan
terpilih untuk fish snack (produk ekstrusi) TF dapat dilihat pada Gambar 13.
Gambar 13. Kurva sorpsi isotermis model Caurie dan hasil percobaan untuk fish snack (produk ekstrusi) TF
Model persamaan Caurie juga digunakan dalam menggambarkan keseluruhan kurva sorpsi isotermis snack DF. Model persamaan Caurie memiliki nilai MRD terkecil yaitu 5,20 yang menunjukkan bahwa model tersebut dapat menggambarkan keseluruhan kurva sorpsi isotermis snack DF dengan agak tepat (5 < MRD < 10). Model persamaan Chen Clayton, Henderson, dan Oswin juga
menggambarkan keseluruhan kurva sorpsi isotermis dengan agak tepat (5 < MRD < 10) sedangkan model persamaan Hasley dan GAB tidak dapat
menggambarkan keseluruhan kurva sorpsi isotermis snack DF dengan tepat (MRD > 10).
Model persamaan Caurie diharapkan dapat mewakili dalam menggambarkan keseluruhan kurva sorpsi isotermis snack DF meskipun dengan tingkat keakuratan agak tepat. Selain itu model persamaan Caurie memiliki kurva sorpsi isotermis yang paling berhimpit dengan kurva sorpsi isotermis hasil percobaan. Persamaan kurva sorpsi isotermis model Caurie untuk snack DF yang
dimaksud adalah ln Me = -3,26 + 2,22 aw. Kurva sorpsi isotermis berdasarkan model persamaan terpilih untuk fish snack (produk ekstrusi) DF dapat dilihat pada Gambar 14.
Gambar 14. Kurva sorpsi isotermis model Caurie dan hasil percobaan untuk fish snack (produk ekstrusi) DF
Model persamaan kurva sorpsi isotermis terpilih dapat juga digunakan
untuk menentukan nilai aktivitas air saat kadar air kritis snack tercapai. Berdasarkan uji rating, nilai aw snack TF dengan kadar air kritis
0,125 (g H2O/g solid) adalah 0,589 sedangkan snack DF dengan kadar air kritis 0,077 (g H2O/g solid) memiliki aw kritis 0,313. Nilai tersebut tidak berbeda jauh dengan nilai aw snack TF dan snack DF berdasarkan uji hedonik dimana berturut-turut adalah 0,592 dan 0,320. Perbedaan ini tidak berpengaruh terhadap umur simpan kedua jenis snack. Pada penelitian ini, uji rating lebih tepat digunakan karena lebih spesifik pada parameter yang diuji seperti kerenyahan dibandingkan dengan uji hedonik. Pada uji hedonik, hasil penilaiannya dapat dipengaruhi oleh parameter lain seperti rasa, aroma, dan penampakan sehingga hasil kurang spesifik.
Berdasarkan nilai aw yang diperoleh dapat disimpulkan bahwa produk snack masih aman untuk dikonsumsi pada saat kadar air kritisnya tercapai. Nilai-nilai tersebut masih berada pada kisaran yang aman dari pertumbuhan mikroorganisme berbahaya seperti kapang, khamir, dan bakteri. Beberapa jenis kapang seperti Mucor, Neurospora, dan Rhizopus yang tumbuh cepat pada bahan pangan berkadar air tinggi dan tidak berbahaya selama nilai aw bahan pangan tersebut di bawah 0,90. Jenis xerofilik saja yang umumnya dapat tumbuh pada
nilai aw di bawah 0,85. Semua jenis kapang xerofilik bersifat mikrotoksik yang diproduksi pada nilai aw sekitar 0,75 (Purnomo 1995)