III. METODOLOGI PENELITIAN
3.2 Metode Penelitian
Berikut ini Gambar 1 merupakan skema dari tahapan penelitian optimasi formulasi yogurt kedelai pada skala laboratorium.
Gambar 1. Skema tahapan penelitian optimasi formulasi yogurt kedelai pada skala laboratorium Standarisasi sari kedelai yang dihasilkan pada skala laboratorium
Standarisasi kultur starter yang dihasilkan pada skala laboratorium
Simulasi rancangan formulasi dan penentuan respon dengan program design expert version 8
Standarisasi waktu dan suhu inkubasi produk soy yogurt
Aplikasi hasil rancangan formulasi dan pengukuran respon dari keseluruhan formula produk soy yogurt
pada skala laboratorium Aplikasi hasil rancangan formulasi dengan program design expert
version 8 pada skala laboratorium
Analisis respon yang dihasilkan pada skala laboratorium dengan program design expert version 8
Optimasi formula dengan program design expert version 8
Aplikasi formula optimum pada skala laboratorium
Analisis kimia dan mikrobiologi soy yogurt formula optimum
Perubahan mutu soy yogurt formula optimum selama penyimpanan
3.2.1 Standarisasi Sari Kedelai yang Dihasilkan pada Skala Laboatorium
Proses pembuatan sari kedelai pada skala laboratorium dilakukan dengan metode Illinois yang dimodifikasi oleh Dansa (2005). Bahan baku kedelai yang digunakan adalah kedelai impor merek Cap Jempol yang diperoleh dari Koperasi Unit Desa Petani Tahu dan Tempe Indonesia, cabang Bogor. Standarisasi dilakukan untuk menghasilkan sari kedelai dengan karakteristik dan kualitas yang baik dan konsisten selama pemrosesan. Skema pembuatan sari kedelai dengan metode Illinois yang dimodifikasi oleh Dansa (2005) ditunjukkan pada Gambar 2.
Gambar 2. Skema pembuatan sari kedelai
3.2.2 Standarisasi Kultur Starter yang Dihasilkan pada Skala Laboratorium
Kultur starter yang digunakan pada penelitian ini adalah Lactobacillus acidophilus dan Streptococcus thermophilus dengan perbandingan di dalam produk (1:1). Standarisasi kultur starter bertujuan untuk menghasilkan kultur starter dengan kualitas yang baik dan memenuhi standar yang ditetapkan oleh SNI 01-2981 tahun 2009 untuk jumlah minimal nilai total bakteri asam laktat di dalam kultur starter.
Kultur starter atau kultur kerja dibuat dari kultur murni. Sebelum menjadi kultur starter, kultur murni diinokulasikan ke dalam media pengaya susu skim untuk memperoleh kultur induk.
Kacang kedelai impor
Dibersihkan dan disortasi
Dicuci dan direndam dalam larutan 0.5% NaHCO3 8-10 jam (volume air = 3x berat kedelai kering) dan ditiriskan
Dikukus selama 10 menit terhitung sejak air mendidih
Digiling dengan air
(volum air = 8 x berat kedelai kering)
Disaring dengan kain saring
Dipanaskan (suhu 80-85o C) selama 15 menit
Sari kedelai Filtrat
1% kultur murni
5% kultur induk
Kultur starter
Selanjutnya kultur induk tersebut diinokulasikan kembali ke dalam media susu skim untuk memperoleh kultur starter. Skema pembuatan kultur induk dan kultur starter dapat dilihat pada Gambar 3 dan Gambar 4.
Gambar 3. Skema pembuatan kultur induk
Gambar 4. Skema pembuatan kultur starter
3.2.3 Simulasi Rancangan Formulasi dan Penentuan Respon dengan Program
Design Expert Version 8
Setelah tahapan standarisasi sari kedelai dan kultur starter yang dihasilkan pada skala laboratorium, penelitian dilanjutkan dengan tahapan simulasi rancangan formulasi dan penentuan respon menggunakan piranti lunak (software) program design expert version 8. Rancangan metode percobaan yang digunakan pada program design expert version 8adalah rancangan mixture simplex lattice design. Rancangan ini digunakan oleh formulator untuk mendapatkan formula optimum dari suatu formulasi. Penggunaan mixture simplex lattice design dikarenakan rancangan ini sesuai dengan faktor perlakuan pada penelitian ini, yaitu perlakuan campuran komponen yang diubah-ubah untuk memperoleh respon tertentu.
Penelitian ini diawali dengan penetapan komponen bahan baku yang digunakan sebagai variabel tetap dan variabel berubah serta total komposisi bahan baku tersebut di dalam produk, kemudian diikuti dengan penentuan kisaran minimum dan maksimum dari penggunaan sari kedelai dan susu segar, dan diakhiri dengan penentuan respon.
Diinkubasi pada suhu 37oC selama 24 jam Kultur induk
Diinokulasikan ke dalam 200 ml susu skim 10% steril
Dinokulasikan ke dalam 200 ml susu skim 10% steril
Penentuan batas minimum dan maksimum ini berdasarkan hasil penelitian Dansa (2005), yaitu produk soy yogurt dengan formula terbaik diperoleh dengan perbandingan penggunaan sari kedelai dan susu segar sebesar (1:1). Formula terbaik ini merupakan formula yang memiliki nilai hedonik tertinggi, sehingga ditentukan batas minimum dan maksimum penggunaan susu segar adalah 0-42.4% dan penggunaan sari kedelai 42.4-84.8%. Batas-batas ini akan menjadi input dalam tahap perancangan formula oleh program design expert version 8 pada rancangan mixture simplex lattice design untuk mencari formulasi dari komponen-komponen yang dicampurkan sehingga dihasilkan output berupa rancangan formula dari produk soy yogurt.
Tahapan berikutnya setelah rancangan formulasi adalah penentuan respon. Menurut Wulandhari (2007), penentuan respon dilakukan berdasarkan karakteristik yang akan berubah akibat perubahan proporsi relatif dari komponen-komponennya. Respon yang digunakan pada penelitian ini antara lain respon biaya bahan baku, respon obyektif berupa pH, viskositas, dan total bakteri asam laktat, serta respon subyektif berupa tekstur, rasa, warna, dan aroma. Pemilihan respon tersebut berdasarkan parameter mutu yang digunakan pada penelitian-penelitian sebelumnya untuk menentukan kualitas mutu dan keamanan produk soy yogurt. Respon tersebut dipilih agar dapat diperoleh formula yang dapat menghasilkan soy yogurt dengan kualitas mutu yang paling optimum.
3.2.4 Aplikasi Hasil Rancangan Formulasi dengan Program Design Expert
Version 8 pada Skala Laboratorium
Tahapan selanjutnya setelah diperoleh hasil rancangan formulasi dan penentuan respon dengan program design expert version 8 adalah aplikasi hasil rancangan tersebut pada skala laboratorium. Tahapan ini terbagi menjadi dua tahap, yaitu standarisasi waktu dan suhu inkubasi produk soy yogurt dan aplikasi hasil rancangan formulasi serta pengukuran respon dari keseluruhan formula produk soy yogurt pada skala laboratorium.
Standarisasi waktu dan suhu inkubasi produk soy yogurt bertujuan untuk memperoleh waktu dan suhu inkubasi yang paling efektif di dalam proses pembuatan soy yogurt. Penentuan ini menggunakan lima perwakilan formula dari produk soy yogurt dengan perbedaan proporsi relatif penggunaan sari kedelai dan susu segar (dalam %) di dalam bahan baku. Kelima formula tersebut merupakan perwakilan dari setiap ulangan formula hasil rancangan formula dengan program design expert version 8.
Suhu inkubasi dijadikan sebagai variabel tetap yaitu 43-45°C. Hal ini berdasarkan laporan Gomes dan Malcata (1999), bahwa bakteri S. thermophilus dan L. acidophilus yang digunakan sebagai kultur starter dapat tumbuh baik pada kisaran suhu tersebut. Waktu inkubasi selama 6 dan 8 jam dijadikan sebagai variabel tidak tetap. Hal ini bertujuan untuk menentukan batas minimum waktu inkubasi yang diperlukan hingga keseluruhan produk soy yogurt memiliki ketercapaian pH < 4.6.
Setelah diperoleh waktu dan suhu inkubasi yang akan digunakan di dalam proses pembuatan soy yogurt, selanjutnya diikuti proses aplikasi pembuatan soy yogurt pada skala laboratorium dan pengukuran respon dari keseluruhan formula produk soy yogurt pada skala laboratorium.
a. Pembuatan soy yogurt
Soy yogurt dibuat dari sari kedelai yang telah dipersiapkan sebelumnya kemudian dilakukan penambahan susu segar dan susu skim. Sesuai dengan metode Dansa (2005) yang telah dimodifikasi, skema pembuatan soy yogurt dapat dilihat pada Gambar 5.
Gambar 5. Skema pembuatan soy yogurt
b. Pengukuran respon dari keseluruhan formula produk soy yogurt
pada skala laboratorium
Setelah dilakukan proses aplikasi rancangan formulasi pembuatan soy yogurt pada skala laboratorium, selanjutnya diikuti dengan tahapan pengukuran respon dari keseluruhan formula produk soy yogurt pada skala laboratorium. Pengukuran respon tersebut diawali dengan
Dicampur dan diaduk selama 5 menit
Dipanaskan (suhu 85o C) selama 15 menit
Didinginkan hingga mencapai suhu 37° C Susu skim 5% dan
Susu segar (0-42.4%) Karaginan 0.2% Gula pasir 5%
Kultur stater 5% (1:1) (v/v)
Diinkubasi pada suhu 43-45o C selama 8-10 jam
Soy yogurt
Disimpan pada suhu 10o C selama semalam Dikemas pada wadah kaca 250 ml-500 ml
Diaduk selama 5 menit
Dikemas pada cup plastik PP 100 ml
Disimpan pada suhu 10° C Sari kedelai (42.4-84.8%)
analisa respon biaya bahan baku, diikuti dengan pengukuran respon obyektif yaitu analisa kualitas mutu produk soy yogurt yang meliputi nilai pH, viskositas, dan total bakteri asam laktat, dan diakhiri dengan pengukuran respon subyektif secara organoleptik dengan 30 panelis tidak terlatih yang pernah mengkonsumsi produk yogurt, yang bertujuan untuk melihat tingkat kesukaan panelis pada atribut tekstur, rasa, warna, dan aroma dari produk soy yogurt. Setelah diperoleh hasil dari pengukuran dan perhitungan keseluruhan respon, selanjutnya dilakukan input data hasil pengukuran respon tersebut pada program design expert version 8.
3.2.5 Analisis Respon yang Dihasilkan pada Skala Laboratorium dengan
Program Design Expert Version 8
Setelah tahap perancangan formulasi dan dilakukan pengukuran respon pada skala laboratorium, selanjutnya dilakukan input data hasil pengukuran respon tersebut pada program design expert version 8. Hasil input data dari masing-masing respon setiap formula tersebut selanjutnya dianalisa oleh program design expert version 8 yang dinamakan sebagai tahap analisis respon. Pada tahap analisis respon ini, program design expert version 8 memberikan beberapa model polinomial yang disesuaikan dengan hasil pengukuran setiap respon. Respon-respon yang akan dianalisis antara lain respon biayabahan baku(Rp /100 ml soy yogurt), respon obyektif yaitu pH, viskositas, dan total bakteri asam laktat, dan respon skor kesukaan berdasarkan analisis subyektif yaitu tekstur, warna, rasa, dan aroma.
Pada tahapan analisis respon, program design expert version 8 memberikan 5 model polinomial untuk setiap respon. Model-model polinomial tersebut antara lain mean, linear, quadratic, cubic,dan quartic. Model polinomial merupakan output dari proses analisis respon produk yang diolah oleh rancangan statistik mixture simplex lattice design. Program design expert akan merekomendasikan salah satu model yang paling sesuai untuk setiap respon. Model yang paling sesuai dengan respon akan ditampilkan pada fit summary. Program design expert memberikan fasilitas analisis ragam (ANOVA) untuk menunjukkan signifikansi dari model yang direkomendasikan. Selanjutnya, model yang direkomendasikan tersebut ditampilkan di dalam suatu countor plot, yang berupa gambar dan grafik dua dimensi (2-D) atau tiga dimensi (3-D). Selain itu, pada tahap analisis respon, program design expert juga memberikan fasilitas plot kenormalan residual (normal plot residual) yang mengindikasikan apakah residual (selisih atau perbedaan antara respon aktual dengan yang diprediksikan untuk setiap point) mengikuti garis kenormalan (garis lurus).
3.2.6 Optimasi Formula dengan Program Design Expert Version 8
Setelah dilakukan analisis terhadap setiap respon, kemudian dilakukan proses optimasi formula dengan program design expert version 8. Proses optimasi dilakukan untuk mendapatkan suatu formula dengan respon-respon yang paling optimal. Respon yang paling optimal diperoleh jika nilai desirability mendekati 1. Pada tahapan optimasi, komponen yang dioptimasi adalah proporsi penggunaan sari kedelai dan susu segar di dalam bahan, serta keseluruhan respon (biaya bahan baku, obyektif, dan subyektif). Setiap komponen dan respon dilakukan pembobotan kepentingan untuk mencapai tujuan yang diinginkan. Pembobotan ini dinamakan importance, yang terdapat pilihan tanda positif 1 (+) hingga tanda positif 5 (+++++). Semakin tinggi tingkat kepentingan dari komponen dan respon yang diukur maka semakin banyak tanda positif yang diberikan. Pada tahapan
optimasi ini, formula optimum yang dipilih adalah formula yang direkomendasikan oleh program design expert version 8 dengan nilai desirability yang tertinggi.
3.2.7 Aplikasi Formula Optimum pada Skala Laboratorium
Setelah program design expert version 8 merekomendasikan formula optimum dengan nilai desirability yang tertinggi, selanjutnya dilakukan aplikasi pembuatan formula optimum produk soy yogurt pada skala laboratorium. Hal ini dilakukan untuk memperoleh hasil aktual pada formula optimum produk soy yogurt. Pengukuran dan pengamatan terhadap produk soy yogurt formula terpilih meliputi perhitungan biaya bahan baku, uji sifat fisik yaitu nilai viskositas, analisis kimia dan mikrobiologi, serta perubahan mutu soy yogurt formula optimum selama penyimpanan.
Pengujian kimia meliputi analisis komponen kimia yaitu proksimat dan analisis sifat kimia yaitu nilai pH dan total asam tertitrasi. Uji mikrobiologi meliputi total bakteri asam laktat di dalam produk akhir, total kapang dan khamir, dan uji bakteri koliform (E. coli). Selanjutnya, dilakukan pengamatan perubahan mutu produk soy yogurt formula optimum selama 25 hari penyimpanan. Parameter mutu yang diuji selama penyimpanan meliputi nilai pH, total asam tertritasi (TAT), viskositas, total bakteri asam laktat, total kapang-khamir, dan perubahan parameter organoleptik selama penyimpanan.