Tahap penetapan ingredien-ingredien dan proses pembuatan palm oil gel
terdiri dari : a) Karakterisasi minyak sawit; b) Penetapan ingredien-ingredien dan proses pembuatan palm oil gel; dan c) Penetapan kisaran nilai ingredien-ingredien. Hasil percobaan yang telah dilakukan adalah sebagai berikut.
a. Karakterisasi Minyak Sawit
Dalam pembuatan palm oil gel, minyak sawit sebagai sumber karotenoid diperoleh dari minyak sawit merah jenis NDRPO (Neutralized Deodorized Red Palm Oil) dan campuran NDRPO dengan konsentrat karotenoid sawit dengan perbandingan NDRPO : konsentrat = 100 : 1. Konsentrat karotenoid sawit yang digunakan diperoleh dari hasil pemekatan metil ester sawit dan memiliki kadar -karoten sebesar 60552,71±10,53 ppm. Pada penelitian tahap 1 (penetapan ingredien-ingredien dan proses pembuatan palm oil gel), digunakan minyak sawit dari NDRPO(1). Pada tahap 2 (penetapan formula palm oil gel yang memiliki kekuatan gel maksimum) dan tahap 3 (karakterisasi produk), digunakan campuran
NDRPO(2) dengan konsentrat karotenoid sawit. Hasil analisis sifat kimia minyak sawit dapat dilihat pada Tabel 8.
Tabel 8. Sifat kimia minyak sawit
Parameter NDRPO(1) NDRPO(2) Campuran
NDRPO(2) + konsentrat karotenoid sawit
Pembanding
Kadar -karoten (ppm) 374,4407±0,31 297,9074±12,29 664,5581±11,40 337-375* Total tokoferol termasuk
tokotrienol (ppm)
721,307±2,90 701,3191±03,52 1253,6079±13,03 700-1000**
Kadar air (% bb) 0,022±0,02 0,0507±0,0043 0,0469±0,0043 0,002-0,07*** Kadar asam lemak bebas
(sebagai asam palmitat) (%)
0,3620±0,00 0,4106±0,0062 0,4381±0,0063 0,23*; 5****
Bilangan Iod (mg/g) 56,2574±0,29 49,4088±1,0524 50,4929±0,6269 45,6-56*** *dalam NDRPO (Riyadi et al. 2009); ** dalam CPO (Chow 2001); *** dalam beberapa jenis minyak sawit merah (Novia 2009); **** dalam CPO (SNI 01-2901-1992).
Dari Tabel 8, nampak bahwa minyak sawit yang digunakan memiliki kisaran kadar -karoten, total tokoferol (termasuk tokotrienol), kadar air, kadar asam lemak bebas, dan bilangan iod yang telah sesuai dengan pembanding yang digunakan. Dalam campuran NDRPO(2) dengan konsentrat karotenoid sawit, nampak bahwa penambahan 10 gram konsentrat karotenoid sawit ke dalam 1000 gram NDRPO(2) ternyata dapat meningkatkan kadar -karoten sebesar 350 ppm dan total tokoferol (termasuk tokotrienol) sebesar 550 ppm. Secara lengkap, hasil analisis sifat kimia minyak sawit dapat dilihat pada Lampiran 1 hingga Lampiran 5.
b. Penetapan ingredien-ingredien dan proses pembuatan palm oil gel
Formula palm oil gel terdiri dari ingredien pembentuk gel, minyak sawit, dan ingredien lain yaitu tween 80 sebagai emulsifier dan maltodekstrin sebagai penstabil. Ingredien pembentuk gel terdiri dari campuran hidrokoloid agar, kappa karagenan, dan konjak glukomanan sebagai fase terdispersi; dan air sebagai fase pendispersi.
Formula palm oil gel didasarkan atas satuan gram. Dari 100 gram ingredien pembentuk gel, total campuran hidrokoloid yang digunakan adalah 3 gram dan air yang digunakan adalah 97 gram. Dari 3 gram campuran hidrokoloid, agar yang digunakan adalah 1,5 gram; jumlah konjak glukomanan dan kappa karagenan adalah 1,5 gram. Perbandingan konjak glukomanan dengan kappa karagenan akan ditentukan lebih lanjut dengan cara menetapkan jumlah penggunaan konjak glukomanan terlebih dahulu. Tween 80 yang ditambahkan adalah 1 gram. Jumlah minyak dan maltodekstrin yang ditambahkan akan ditentukan lebih lanjut. Formula palm oil gel secara lengkap dapat dilihat pada Tabel 9.
Palm oil gel dibuat dengan mencampurkan ingredien pembentuk gel (agar, kappa karagenan, dan konjak glukomanan) dengan air hingga homogen. Campuran yang telah homogen dipanaskan menggunakan hot plate hingga suhu 80oC. Adonan panas didinginkan hingga suhu 55-60oC dan kemudian ditambahkan minyak, tween 80 dan maltodekstrin. Adonan dihomogenisasi selama 2 menit pada kecepatan 1500 rpm. Adonan dicetak menggunakan loyang atau cetakan dari pralon dan kemudian didiamkan (aging) untuk menyempurnakan
pembentukan gel selama 20 jam sebelum analisis terhadap produk dilakukan. Diagram alir dari proses pembuatan palmoil gel dapat dilihat pada Gambar 13.
Tabel 9.Formula palmoil gel
Ingredien-Ingredien Jumlah atau kisaran
jumlah (gram)
Keterangan
Ingredien pembentuk gel 100
a. Fase terdispersi 3 - Agar 1,5 - Kappa karagenan (0,75 - 1,125) - Konjak glukomanan (0,375 - 0,75) Jumlah total karagenan dan konjak = 1,5 g
b. Fase pendispersi (air) 97
Minyak (10 - 20)
Maltodekstrin (2,5 – 7,5)
Tween 80 1
Gambar 13. Diagram alir pembuatan palm oil gel
Pengadukan hingga adonan homogen
Pemanasan disertai dengan pengadukan hingga suhu adonan 80oC
Pendinginan hingga suhu adonan 55-60oC
Homogenisasi (1500 rpm, 2 menit)
Agar + kappa karagenan + konjak glukomanan + air
Minyak + tween 80
Pencetakan adonan
Aging untuk penyempurnaan pembentukan gel (20 jam)
Palm Oil Gel
c. Penetapan kisaran nilai ingredien-ingredien
Ingredien-ingredien yang ditentukan kisaran nilainya adalah konjak glukomanan, kappa karagenan, minyak, dan maltodekstrin. Konjak glukomanan dan kappa karagenan merupakan ingredien penentu dalam menghasilkan produk dengan kekuatan gel tinggi. Minyak merupakan ingredien sumber pro-vitamin A, sehingga jumlahnya dalam formula diharapkan semaksimal mungkin dengan tetap mempertahankan kekuatan gel produk. Jumlah maltodekstrin yang digunakan adalah seminimal mungkin sedemikian sehingga keberadaan maltodekstrin tersebut mampu menstabilkan tekstur gel dengan baik.
Palm oil gel dibuat dengan nilai ingredien minimum hingga maksimum.
Palm oil gel yang telah dibuat selanjutnya diamati responnya. Berdasarkan hasil pengamatan respon tersebut, ditentukan kisaran nilai dari masing-masing ingredien untuk menetapkan formula palm oil gel yang memiliki kekuatan gel maksimum. Hasil percobaan yang telah dilakukan adalah sebagai berikut.
Konjak glukomanan
Variasi jumlah konjak glukomanan yang digunakan dalam formulasi palm oil gel adalah 0; 0,375; 0,5; 0,75; 1; 1,125; dan 1,5 gram. Jumlah kappa karagenan yang digunakan dihitung dari jumlah total kappa karagenan dan konjak glukomanan (1,5 gram) dikurangi dengan jumlah konjak glukomanan yang digunakan. Respon yang diamati yaitu kekuatan gel dan sineresis. Formula palm oil gel dengan variasi jumlah konjak glukomanan dapat dilihat pada Tabel 10. Hasil pengamatan kekuatan gel dan sineresis produk dapat dilihat pada Tabel 11, Gambar 14, Gambar 15, dan Lampiran 6.
Berdasarkan data hasil pengamatan dan grafik visualisasi respon yang diukur dari palm oil gel dengan variasi jumlah konjak glukomanan (Tabel 11, Gambar 14, dan Gambar 15) nampak bahwa palm oil gel dengan jumlah konjak glukomanan 0,5 gram memiliki nilai kekuatan gel tertinggi (803,3 g force) dan sineresis terendah (0,2954%). Kekuatan gel dan sineresis memiliki korelasi negatif. Makin tinggi konjak glukomanan yang digunakan, kekuatan gel makin meningkat hingga jumlah tertentu (0,5 gram) dan selanjutnya menurun. Hasil sebaliknya nampak pada tingkat sineresis, dimana makin tinggi konjak
glukomanan yang digunakan hingga jumlah tertentu (0,5 gram), maka tingkat sineresis menurun dan kemudian akan meningkat kembali. Hasil percobaan ini sesuai dengan pernyataan Goycoolea et al. (1995) bahwa penambahan konjak glukomannan sampai pada level tertentu dalam gel kappa karagenan dapat meningkatkan elastisitas gel; kekuatan gel empat kali lebih tinggi dibanding gel tanpa penambahan konjak glukomannan; gel lebih stabil; dan tingkat sineresisnya menurun. Mekanisme tersebut terjadi karena konjak glukomanan yang ditambahkan akan di adsorpsi pada permukaan junction zone agar dan kappa karagenan yang teragregasi (Akesowan 2002).
Tabel 10.Formula palm oil gel dengan variasi jumlah konjak glukomanan
Ingredien pembentuk gel Ingredien lain Fase terdispersi Kode Agar (gram) Kappa Karagenan (gram) Konjak glukomanan (gram) Fase pendispersi/ Air (gram) Minyak (gram) Tween 80 (gram) Malto dekstrin (gram) K1 1,5 1,5 0 97 15 1 5 K2 1,5 1,125 0,375 97 15 1 5 K3 1,5 1 0,5 97 15 1 5 K4 1,5 0,75 0,75 97 15 1 5 K5 1,5 0,5 1 97 15 1 5 K6 1,5 0,375 1,125 97 15 1 5 K7 1,5 0 1,5 97 15 1 5
Tabel 11. Data hasil pengamatan palm oil gel dengan variasi jumlah konjak glukomanan
Nilai Respon Rata-Rata
Kode Jumlah konjak
glukomanan (gram) Kekuatan gel (g Force) Sineresis (%) K1 0 316,1 0,8202 K2 0,375 672 0,6183 K3 0,5 803,3 0,2954 K4 0,75 751,15 0,5874 K5 1 541,75 0,6450 K6 1,125 356,75 0,7668 K7 1,5 228,5 1,1546
Berdasarkan hasil analisis terhadap kekuatan gel dan sineresis, maka ditetapkan kisaran nilai untuk konjak glukomanan dalam formula palm oil gel
yaitu 0,375 gram hingga 0,75 gram. Pada jumlah 0,375 gram konjak glukomanan, maka kappa karagenan yang digunakan adalah 1,125 gram (perbandingan konjak glukomanan : kappa karagenan = 1 : 3). Pada jumlah 0,75 gram konjak glukomanan, maka kappa karagenan yang digunakan adalah 0,75 gram (perbandingan konjak glukomanan : kappa karagenan = 1 : 1).
0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6
Jumlah Konjak Glukomanan (gram)
K e k u a ta n g e l (g f o r c e )
Gambar 14. Grafik kekuatan gel dari palm oil gel dengan variasi jumlah konjak glukomanan 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 0 0.5 1 1.5 2
Jumlah Konjak Glukomanan (gram)
S in e r e si s (% )
Gambar 15. Grafik sineresis dari palm oil gel dengan variasi jumlah konjak glukomanan
Minyak
Variasi jumlah minyak yang ditambahkan dalam formulasi palm oil gel
adalah 0; 5; 10; 12,5; 15; 17,5; 20; dan 25 gram. Respon yang diamati yaitu kisaran kadar -karoten (berdasarkan jumlah minyak yang ditambahkan ke dalam formula), pengamatan visual (keberadaan minyak dan air), dan kekuatan gel. Formula palm oil gel dengan variasi jumlah minyak dan hasil pengamatan responnya dapat dilihat pada Tabel 12, Tabel 13, dan Lampiran 7.
Tabel 12.Formula palm oil gel dengan variasi jumlah minyak
Ingredien pembentuk gel Ingredien lain Fase terdispersi Kode Agar (gram) Kappa Karagenan (gram) Konjak glukomanan (gram) Fase pendispersi/ Air (gram) Minyak (gram) Tween 80 (gram) Malto dekstrin (gram) O1 1,5 0,75 0,75 97 0 1 5 O2 1,5 0,75 0,75 97 5 1 5 O3 1,5 0,75 0,75 97 10 1 5 O4 1,5 0,75 0,75 97 12,5 1 5 O5 1,5 0,75 0,75 97 15 1 5 O6 1,5 0,75 0,75 97 17,5 1 5 O7 1,5 0,75 0,75 97 20 1 5 O8 1,5 0,75 0,75 97 25 1 5
Berdasarkan data hasil analisis respon yang diukur dari palm oil gel dengan variasi jumlah minyak (Tabel 13), nampak bahwa dengan semakin banyak jumlah minyak yang ditambahkan maka kadar -karoten dalam produk semakin besar namun kekuatan gelnya menurun. Hasil percobaan ini dapat diasosiasikan dengan pernyataan Ceng, Karim, dan Seow (2008) bahwa penambahan minyak sawit yang bersifat hidofobik ke dalam film emulsi yang terbuat dari konjak glukomanan yang bersifat hidrofilik akan menurunkan karakteristik fisik (film strength) dan meningkatkan sifat plastisitasnya. Minyak yang bersifat hidrofobik akan terperangkap dengan keberadaan emulsifier sebagai penghubung ke dalam struktur kristalin (agregat double helix) gel dan merusak ikatan hidrogen intermolekuler dari gel tersebut dan selanjutnya, komponen hidrofobik yang terperangkap dalam komponen hidrofilik akan membentuk struktur yang porous.
Tabel 13. Data hasil pengamatan palm oil gel dengan variasi jumlah minyak
Nilai respon rata-rata
Pengamatan visual* Kode Jumlah minyak (gram) Kekuatan gel (g Force) K. β -karoten (µg) Minyak Air O1 0 1632,86 0 - - O2 5 1264,36 1500 - - O3 10 1109,51 3000 - - O4 12,5 1026,38 3750 - - O5 15 951,7 4500 - - O6 17,5 905,35 5250 + + O7 20 839,135 6000 ++ ++ O8 25 769,785 7500 +++ +++
*Hasil pengamatan visual ditunjukkan dengan tanda (-) bila dipermukaan palm oil gel tidak nampak adanya minyak atau air dan tanda (+) bila nampak adanya minyak atau air di permukaan
palm oil gel. Makin banyak jumlah tanda (+) berarti minyak atau air yang nampak dipermukaan
palm oil gel makin banyak.
Keberadaan minyak dan air di permukaan palm oil gel merupakan salah satu indikator kerusakan produk yang diduga disebabkan karena menurunnya kekuatan gel. Pada jumlah berlebih, minyak tidak mampu teradsorpsi secara sempurna dengan ikatan yang kuat di permukaan gel agar atau kappa karagenan sehingga selama periode penyimpanan, minyak dapat keluar dari sistem gel. Selain itu, penambahan jumlah minyak diduga juga akan mengakibatkan ikatan hirokoloid dengan air lebih lemah, sehingga air akan mudah keluar dari sistem gel. Oleh karena itu, dilakukan pengamatan visual terhadap produk dengan cara mengamati keberadaan minyak setelah produk disimpan pada suhu ruang selama 5 hari (120 jam); dan keberadaan air setelah produk disimpan pada suhu dingin (7oC) selama 72 jam yang diikuti dengan aging pada suhu ruang selama 24 hari sebelum pengamatan dilakukan. Pada kondisi tersebut, minyak dan air mulai muncul di permukaan palm oil gel bila ke dalam palm oil gel ditambahkan minyak sebesar 17,5 gram; dan dengan penambahan minyak di atas 17,5 gram, maka jumlah minyak dan air yang berada di permukaan palmoil gel juga semakin banyak.
Berdasarkan hasil pengamatan di atas, maka ditetapkan kisaran nilai minyak yang ditambahkan dalam formulasi palm oil gel yaitu 10 gram hingga 20 gram. Hal ini disebabkan karena palm oil gel diharapkan memiliki kandungan -karoten
yang tinggi dengan tetap mempertahankan stabilitas visualnya selama penyimpanan dan kekuatan gelnya. Palm oil gel yang memiliki karakteristik terbaik adalah produk dengan jumlah penambahan minyak 15 gram karena produk tersebut memiliki stabilitas penyimpanan tertinggi (tidak terdeteksi adanya minyak dan air dipermukaan gel), kadar -karoten tinggi yaitu sebesar 4500 µg; dan kekuatan gelnya cukup besar yaitu 951,7 g force.
Maltodekstrin
Variasi jumlah maltodekstrin yang ditambahkan dalam formulasi palm oil gel adalah 0; 2,5; 5; 7,5; dan 10 gram. Respon yang diukur adalah kekuatan gel dan pengamatan visual (keberadaan minyak dan air). Formula palm oil gel
dengan variasi jumlah maltodekstrin dan hasil pengamatannya dapat dilihat pada Tabel 14, Tabel 15, dan Lampiran 8.
Berdasarkan data hasil pengamatan respon yang diukur dari palm oil gel
dengan variasi jumlah maltodekstrin (Tabel 15), nampak bahwa dengan semakin banyak maltodekstrin yang ditambahkan maka kekuatan gel akan meningkat sampai jumlah 7,5 gram, dan kemudian menurun. Peningkatan kekuatan gel akibat penambahan maltodekstrin nampaknya dapat diasosiasikan dengan hasil penelitian Takigami (2000) tentang pengaruh penambahan gula dalam gel yaitu bahwa keberadaan gula dapat meningkatkan kekuatan gel dari campuran kappa karagenan dan konjak glukomanan. Selanjutnya, jumlah maltodekstrin yang lebih dari 7,5 gram menyebabkan kekuatan gel menurun. Hal ini disebabkan karena maltodekstrin memiliki kemampuan yang tinggi untuk menyerap (mengabsorpsi) air sehingga di duga akan terjadi kompetisi antara hidrokoloid dan maltodekstrin untuk mengikat air yang selanjutnya mengakibatkan kekuatan gel menurun (Wagner dan Warthesen 1995).
Seperti halnya pada saat percobaan untuk menetapkan kisaran nilai ingredien minyak, maka untuk ingredien maltodekstrin juga dilakukan pengamatan visual terhadap keberadaan minyak dan air selama penyimpanan produk. Hasilnya menunjukkan bahwa minyak dan air mulai muncul di permukaan palmoil gel bila ke dalam produk ditambahkan maltodekstrin sebesar
7,5 gram; dan dengan penambahan jumlah maltodekstrin di atas 7,5 gram, maka jumlah minyak dan air yang berada di permukaan palmoil gel juga makin banyak.
Tabel 14. Formula palm oil gel dengan variasi jumlah maltodekstrin
Ingredien pembentuk gel Ingredien lain Fase terdispersi Kode Agar (gram) Kappa Karagenan (gram) Konjak glukomanan (gram) Fase pendispersi/ Air (gram) Minyak (gram) Tween 80 (gram) Malto dekstrin (gram) M1 1,5 0,75 0,75 97 15 1 0 M2 1,5 0,75 0,75 97 15 1 2,5 M3 1,5 0,75 0,75 97 15 1 5 M4 1,5 0,75 0,75 97 15 1 7,5 M5 1,5 0,75 0,75 97 15 1 10
Tabel 15. Data hasil pengamatan palm oil gel dengan variasi jumlah maltodekstrin
Parameter Pengamatan visual *
Kode Jumlah
maltodekstrin
(gram) Minyak Air
Kekuatan gel (g Force) M1 0 - - 741,095 M2 2,5 - - 853,48 M3 5 - - 951,7 M5 7,5 + + 960,83 M5 10 ++ ++ 803,795
*Hasil pengamatan visual ditunjukkan dengan tanda (-) bila dipermukaan palm oil gel tidak nampak adanya minyak atau air dan tanda (+) bila nampak adanya minyak atau air di permukaan
palm oil gel. Makin banyak jumlah tanda (+) berarti minyak atau air yang nampak dipermukaan
palm oil gel makin banyak.
Berdasarkan hasil pengamatan di atas, maka ditentukan kisaran nilai maltodekstrin yang ditambahkan dalam formulasi palm oil gel yaitu 2,5 gram hingga 7,5 gram. Penambahan maltodekstrin diharapkan dapat meningkatkan kekuatan gel dan stabilitas visual palm oil gel selama penyimpanan; serta jumlah yang ditambahkan seminimal mungkin. Palm oil gel yang memiliki karakteristik terbaik adalah produk dengan jumlah penambahan maltodekstrin 5 gram karena pada jumlah tersebut, palmoil gel memiliki kekuatan gel 951,7 g force (tidak jauh
berbeda dengan penambahan 7,5 gram maltodekstrin dimana produk tersebut memiliki kekuatan gel tertinggi yaitu 960,83 g force). Selain itu, pengamatan visual menunjukkan bahwa tidak ada minyak yang keluar di permukaan palm oil gel setelah produk disimpan pada suhu ruang selama 5 hari (120 jam) dan tidak ada air yang keluar di permukaan palm oil gel setelah produk disimpan pada suhu 7oC selama 72 jam yang diikuti dengan aging pada suhu ruang selama 24 jam sebelum produk dianalisis.
Tahap 2. Penetapan Formula Palm Oil Gel yang Memiliki Kekuatan Gel