Waktu dan Tempat Penelitian
Penelitian ini dilaksanakan pada bulan Oktober - Desember 2014 di Laboratorium Laboratorium Ilmu dan Teknologi Pangan Fakultas Pertanian dan Laboratorium Biokimia Fakultas FMIPA Universitas Sumatera Utara, Medan.
Bahan dan Alat Penelitian
Sampel yang digunakan dalam penelitian ini adalah umbi gadung (Dioscorea hispida Dennst) ukuran sedang jenis gadung kuning yang diperoleh dari Louksemawe, Aceh. NaOH 1%, enzim α-amylase, enzim glukoamilase,
Na2HPO4 10 %, KI 30 %, H2SO4 25 %, Na2S2O3 0,1 N, aquades, NaOH 30%, HCl 30%, karbon aktif, amilum 1%, larutan Luff Schrool
Pisau, kain saring, stoples bening, blender (Cosmos), labu takar (Pyrex), pipet tetes, magnetic stirrer, gelas ukur (Pyrex), kertas saring, autoclave
(Wisconsin), shaker incubator (Vision), termometer, tabung reaksi, corong, beker glass (pyrex), dan alat titrasi, neraca analitik (Mettler Toledo), erlenmeyer (Pyrex), pH meter, oven (Gallencamp), hot plate (PMC), desikator, mafel, alat tulis dan alat dokumentasi.
Metoda Penelitian
Penelitian ini dilakukan secara eksprimen dan menggunakan Rancangan Acak Lengkap (RAL) dengan dua faktor, yang terdiri dari 16 (enam belas) perlakuan dan 3 (tiga) kali ulangan sehingga diperoleh 48 unit. Perlakuan tersebut terdiri dari :
Faktor I : pH pada proses sakarifikasi (P) yang terdiri dari 4 taraf:
P1 = 4
P2 = 5
P3 = 6
P4 = 7
Faktor II: Lama proses sakarifikasi (S) yang terdiri dari 4 taraf:
S1 = 24 jam
S2 = 36 jam
S3 = 48 jam
S4 = 60 jam
Model Rancangan (Bangun, 1991)
Rancangan yang digunakan adalah Rancangan Acak Lengkap (RAL) dua faktor dengan model sebagai berikut:
Yijk = μ + αi + βj + (αβ)ij + εijk dimana :
Yijk = Hasil pengamatan faktor P pada taraf i, dan faktor S pada taraf ke-j dengan ulangan ke-k
μ = Efek nilai tengah atau rataan
αi = Pengaruh dari faktor P pada taraf ke-i βj = Pengaruh dari faktor S pada taraf ke-j
(αβ)ij = Komponen interaksi dari faktor P dan faktor S εijk = Pengaruh acak yang menyebarkan normal
Apabila diperoleh hasil berbeda nyata dan sangat nyata maka uji dilanjutkan dengan uji beda rataan dengan menggunakan uji LSR (Least Significant Range).
Pelaksanaan Penelitian
Pembuatan Pati dari Umbi Gadung (Dioscorea hispida Dennst)
Proses pembuatan pati umbi gadung dimulai dengan proses pengupasan dan membersihkan umbi, kemudian diiris tipis-tipis. Irisan umbi gadung direndam di air mengalir selama 3 hari lalu dikeringkan dengan sinar matahari. Kemudian irisan umbi gadung dihaluskan dan ditambah air dengan rasio 1:1. Bubur umbi gadung disaring dengan kain saring untuk memisahkan ampasnya lalu diendapkan.
Endapan pati gadung dipisahkan dari supernatan dan dicuci dengan penambahan air 1:2 (b/v), diaduk, dan diendapkan kembali. Pencucian diulangi ±10 kali. Setelah itu dilanjutkan dengan pengeringan dengan oven pada suhu 55˚C selama 6 jam (Risnoyatiningsih, 2011), kadar air sekitar 12% (Prawiyanti., dkk, 2011).
Pembuatan Sirup Glukosa Secara Enzimatis
Pati umbi gadung ditimbang sebanyak 30 g dengan menggunakan timbangan, kemudian ditambahkan air sebanyak 100 ml. Suspensi pati kemudian diatur pHnya menjadi 5 dengan cara menambahkan NaOH 1%. Suspensi kemudian dilikuifikasi yaitu memanaskan suspensi hingga suhu 85°C, lalu ditambahkan enzim α-amilase 0,5 g selama 60 menit.
Hasil likuifikasi didingankan dan diatur pH-nya 4, 5, 6 dan 7 dengan menggunakan HCl. Selanjutnya ditambahkan enzim glukoamilase 0,05 g. Kemudian dilakukan proses sakarifikasi dengan cara menjaga suhunya tetap 60°C selama 24, 36, 48, 60 jam yang dilakukan dengan menggunakan shaker incubator. Larutan sirup glukosa yang dihasilkan pada proses sakarifikasi selanjutnya ditambahkan karbon aktif sebanyak 0,2 g untuk dilakukan proses purifikasi yaitu dengan cara memanaskan larutan sirup ini pada suhu 80°C selama 10 menit. Setelah dilakukan pemurnian menggunakan karbon aktif, larutan sirup glukosa disaring, kemudian dilakukan uji kadar gula pereduksi dengan metode Luff-Schrool (Risnoyatiningsih, 2011).
Pengamatan
Parameter pengamatan yang dilakukan adalah: Analisa kadar asam sianida (Sudarmadji dkk., 1997), kadar air (Sudarmadji, dkk., 1989), kadar abu (Sudarmadji, dkk., 1989), kadar pati (Sudarmadji, dkk., 1989), kadar amilosa dan amilopektin (Apriyantono dkk., 1998), gula pereduksi metode Luff Schrool (SNI 01- 2891-1992 titrasi iodometri), total padatan terlarut (Norman, 1998), Dexstrose Equivalen (Shi, 2000), viskositas (Sukardjo, 2002), dan rendemen.
Analisa Kadar Asam Sianida (Sudarmadji dkk., 1997)
Sebanyak 20 g pati umbi gadung yang telah dihaluskan kemudian ditambahkan 100 ml aquades dalam erlenmeyer dan didiamkan selama 2 jam. Tambahkan lagi 100 ml aquades dan didestilasi dengan uap. Destilat ditampung dalam erlenmeyer yang telah diisi dengan 20 ml NaOH 2,5%. Setelah didestilasi (ditampung dalam erlenmeyer) mencapai volume 150 ml maka proses destilasi
dihentikan. Destilasi kemudian ditambahkan 5 ml KI 5% dan 8 ml NH4OH. Campuran destilat tersebut dititrasi dengan larutan AgNO3 0,02 N sampai terjadi kekeruhan. Kemudian dihitung kadar asam sianida dengan rumus :
HCN =
Kadar Air (Sudarmadji dkk., 1989)
Timbang sampel sebanyak 2 g dalam cawan porselin yang tetah diketahui beratnya. Dikeringkan dalam oven pada suhu 1050C selama 4 jam. Kemudian didinginkan dalam desikator selama 15 menit dan ditimbang. Dipanaskan lagi dalam oven selama 30 menit, didinginkan lagi dalam desikator dan ditimbang. Perlakuan ini diulangi sehingga didapat berat yang konstan. Dihitung pengurangan berat yang merupakan banyaknya air dalam bahan dengan :
Kadar air (%) =
Kadar Abu (Sudarmadji dkk., 1989)
Timbang 2 g sampel dalam krus porselin yang kering dan telah diketahui beratnya. Kemudian pijarkan dalam muffle sampai diperoleh abu berwarna keputih-putihan. Masukkan krus dan abu ke dalam desikator dan ditimbang berat abu setelah dingin.
Kadar abu (%) =
Kadar Pati (Sudarmadji dkk., 1989)
Sampel ditimbang sebanyak 5 g kemudian dimasukkan ke dalam erlenmeyer 250 ml kemudian dipanaskan dengan 30 ml HCI 3 % selama 30 menit
Mg AgNO3 x 0,54 0,54
Berat bahan x 1000mg/kg
berat awal- berat akhir berat awal
x 100%
berat abu x 100% berat contoh
dengan pendingin balik. Setelah dingin dinetralkan dengan dengan NaOH 10% dan dimasukkan dalam labu ukur 50 ml dan ditambah dengan aquades sampai tanda batas, kemudian sampel dipipet 5 ml dan dimasukkan kedalam erlenmeyer 250 ml dan ditambah 25 ml larutan Luff-Schoorl dan dihubungkan dengan pendingin balik atau pendingin udara dan dipanaskan di atas nyala api hingga larutan mendidih selama 2 menit. Larutan dibiarkan mendidih selama 10 menit dan setelah selesai didinginkan dengan cepat dengan air mengalir. Setelah dingin, larutan di pindah kedalam erlenmeyer tertutup, sisa dicuci dan dimasukkan kedalam erlenmeyer tertutup tersebut kemudian ditambah asam sulfat 6 N sampai tidak berbuih, kemudian ditambah kalium iodida. Selanjutnya larutan dititrasi dengan natrium tiosulfat 0,1 N dan menggunakan indikator kanji 0,5% sampai warna biru hilang.
Kadar Pati = Dimana :
G = mg glukosa (Vol Na2S2O3 Blanko - Vol Na2S2O3 contoh) Fp = Faktor pengenceran
W = Bobot contoh (mg)
Kadar Amilosa dan Amilopektin (Apriyantono dkk., 1998)
Sebanyak 100 mg sampel ditimbang dan dimasukkan dalam labu ukur 100 ml, kemudian 1 ml etanol 95% dan 9 ml NaOH 1 N ditambahkan ke dalam sampel. Larutan dipanaskan dalam waterbath (air mendidih) selama 10 menit (sampai pati tergelatinisasi). Setelah itu, labu ukur yang berisi sampel didinginkan selama 1 jam dan ditambahkan akuades sampai tanda tera, kemudian dikocok. Sebanyak 5 ml larutan sampel dipipet dan dimasukkan ke dalam labu ukur 100 ml
G x Fp x 0,9
yang telah diisi 40 ml akuades. Sebanyak 1 ml asam asetat 1 N dan 2 ml larutan, kemudian ditambahkan air sampai tanda tera. Larutan sampel dikocok dan dibiarkan selama 20 menit. Larutan sampel diambil untuk dianalisa spektrofotometer. Selain itu, dibuat juga larutan blanko dengan cara mencampurkan semua bahan kecuali sampel. Kadar amilosa diukur dengan cara sebagai berikut:
Kadar amilosa (%) = Dimana:
A = konsentrasi amilosa dari kurva standar (mg/ml) fP = faktor pengenceran
V = volume awal (ml) W = bobot awal (mg)
Kadar amilopektin diperoleh dari selisih antara kadar pati dengan kadar amilosa sampel.
Penentuan % kadar gula pereduksi metode Luff Schrool (SNI 01- 2891-1992 titrasi iodometri)
Sampel diambil sebanyak 5 g ditimbang dengan neraca analitik dan dimasukkan ke dalam labu takar 250 ml serta ditambah air aquades hingga tanda batas. Kemudian disaring dan dipipet 10 ml, filtratnya dimasukkan ke dalam labu takar 250 ml. Ditambahkan 10 ml Pb asetat 5% kemudian dikocok. Larutan yang didapat dites dengan tetesan larutan Na2HPO4 10 %, bila timbul endapan putih berarti sudah cukup. Selanjutnya ditambahkan air hingga tanda batas, dikocok dan dibiarkan sekitar 30 menit dan kemudian disaring. Sebelum terjadi inversi filtrat sebanyak 10 ml dipipet ke dalam labu erlenmeyer 500 ml.
A x fP x V
Kemudian ditambahkan 15 ml air, dan 25 ml larutan Luff Schoorll dipanaskan selama 2 menit sampai mendidih dan dididihkan terus selama 10 menit dengan nyala kecil diangkat dan didinginkan cepat. Setelah dingin ditambahkan 5 ml KI 20 % dan 5 ml H2SO4 25 % dengan pelan-pelan. Selanjutnya dititrasi dengan larutan Natrium thiosulfat 0,1 N dan larutan pati 1 % sebagai indikator titrasi sampai warna biru tua hilang. Dari selisih kedua penitaran dapat dihitung jumlah glukosa fruktosa atau gula invert dengan menggunakan daftar tabel Lehman.
Kadar gula reduksi = Dimana :
mg kesetaraan = volume blanko – volume sampel
fp = faktor pengenceran
fN = faktor normalitas Na2S2O3 (0,1 N ) total sampel ml = volume sampel sebelum dianalisis
Ket : dari 100 ml larutan sampel diambil 10 ml untuk setiap kali titrasi, jadi faktor fP adalah 10.
Total Padatan Terlarut (Norman, 1998)
Uji total padatan terlarut ini dilakukan untuk mengetahui kadar gula pada sirup. Tujuan analisis ini untuk mengetahui kadar gula pada sirup yang sesuai dengan SNI. Pengukuran dilakukan dengan cara meneteskan produk pada kaca sensor yang ada pada hand refraktometer dan angka brix dapat segera dibaca.
Dexstrose Equivalen (Shi, 2000)
Nilai Dextrose Equivalen diawali dengan mencari nilai Fehling factor
dengan cara 2,5 g glukosa dilarutkan dengan aquades sampain 1000 ml lalu mg kesetaraan x fP x fN
total sampel ml
diambil 15 ml dan ditambahkan larutan Fehling A dan B masing-masing 5 ml. Campuran di didihkan kemudian dititrasi dengan larutan glukosa sampai warna cokelat kemerahan, kebutuhan titran dicatat lalu Fehling factor dihitung dengan cara:
FF =
Setelah itu membuat sirup gula 10 g dalam 200 ml aquades, masukkan kedalam buret. Sedangkan kedalam elemeyer masukkan 50ml aquades, ditambahkan masing-masing 5 ml Fehling A dan Fehling B dan indikator metilen blue 3 tetes. Larutan di didihkan dan dititrasi dengan larutan sirup gula sampai berwarna cokelat kemerahan. Titran yang dibutuhkan dicatat kemudian hitung nilai DE
DE = FF x
Penentuan Viskositas (Sukardjo, 2002)
Penentuan waktu alir zat pada Viskosimeter Oswald (t2) dilakukan dengan cara yaitu diambil 10 ml sampel dan dimasukkan ke dalam Viskosimeter Oswald. Sampel diisap dengan bola bulb sampai batas tanda yang terdapat pada alat viskometer. Sampel dibiarkan mengalir kebawah sampai batas tanda yang terdapat pada alat. Dicatat waktu yang diperlukan dengan menggunakan stopwatch.
Penentuan massa jenis zat (ρ2) dilakukan dengan cara yaitu diambil 10 ml sampel kemudian diukur beratnya. Massa jenis adalah hasil pembagian antara berat zat dengan volum zat. Dilakukan penghitungan viskositas dengan menggunakan rumus sebagai berikut:
η1/η2 = ρ1 t1/ρ2 t2
kebutuhan titran (ml) x berat glukosa (gr) 1000
100
Dimana :
η1 = viskositas cairan pembanding η2 = viskositas cairan sampel ρ1 = tekanan dalam pembanding ρ2 = tekanan dalam sampel
t1 = waktu aliran cairan pembanding t2 = waktu aliran cairan sampel
Rendemen
Rendemen sirup glukosa yang dihasilkan dapat dihitung dengan cara membandingkan antara berat pati yang digunakan dengan berat sirup gula yang dihasilkan.
Rendemen =
berat pati yang digunakan berat sirup glukosa yang dihasilkan
Bubur Umbi Gadung
Gambar 3. Proses Pembuatan Pati Gadung (Dioscorea hispida Dennst
Umbi gadung di kupas lalu dibersihkan. Kemudian diiris tipis-tipis. Irisan umbi gadung direndam pada air mengalir selama 3 hari lalu dikeringkan.
Kemudian irisan umbi gadung
dihaluskan dan ditambah air dengan rasio 1:1
Disaring dengan kain saring untuk
memisahkan ampasnya lalu
diendapkan. Endapan pati gadung dipisahkan dari supernatant dan dicuci dengan penambahan air 1:2
(b/v). Diaduk, dan kembali
diendapkan. Pencucian diulangi ±10 kali. Setelah itu dilanjutkan dengan pengeringan dengan oven pada suhu 55˚C. Pati Gadung Umbi Gadung Analisis : Kadar HCN Kadar Air Kadar Abu Kadar Pati
Kadar Amilosa dan Amilopektin Gula Reduksi
Suspensi Pati Dekstrin Analisis:
Kadar gula pereduksi Dekstrosa ekuivalen Total padatan terlarut Viskositas Rendemen Sakarifikasi suhu 60°C dengan menggunakan shaker incubator Ditimbang sebanyak 30 g, kemudian ditambahkan air sebanyak 100 ml
Suspensi pati kemudian diatur pHnya dengan
cara menambahkan NaOH 1%. pH proses : P1 = 4 P2 = 5 P3 = 6 P4 = 7 Suspensi pati pH 5 Ditambahkan enzim α -amilase 0,5 g Suspensi dilikuifikasi, dengan memanaskan
pada suhu 85°C selama 60 menit. Proses Sakarifikasi : S1 = 24 jam S2 = 36 jam S3 = 48 jam S4 = 60 jam Ditambahkan enzim glukoamilase 0,05 g Pati gadung Sirup glukosa Karobon aktif 0,2 g Sirup glukosa