BAB 4 HASIL DAN PEMBAHASAN
4.3 Pemerian Pektin Hasil Ekstraksi
4.4.1 Rendemen
Pektin diperoleh dari jaringan tanaman dengan cara ekstraksi menggunakan pelarut, dalam hal ini berupa larutan asam laktat dengan variasi pH keasaman. Jumlah pektin yang dihasilkan tergantung pada jenis dan bagian tanaman yang diekstrak. Sebelum dilakukan ekstraksi, bahan dipersiapkan dengan memperkecil ukuran partikel sehingga mempermudah terjadinya kontak bahan dengan larutan yang akan mempermudah proses ekstraksi.
Rendemen pektin yang dihasilkan dari limbah kulit pisang kepok berkisar antara 5,17 % - 10,78%. Rendemen tertinggi didapat pada ekstraksi dengan pH 1,5 dengan suhu 90℃ selama 80 menit yakni sebesar 4,85 gram pektin dari 45,00 gram serbuk kulit pisang kepok. Rendemen terendah diperoleh pada ekstraksi pH 2 dengan suhu 80℃ selama 80 menit. Gambar 4.1 menunjukkan semakin tinggi suhu ekstraksi, rendemen pektin yang dihasilkan semakin besar. Suhu ekstraksi yang tinggi menyebabkan peningkatan energi kinetik larutan sehingga difusi pelarut ke dalam sel jaringan semakin meningkat. Berdasarkan Perina, et al., (2007) kenaikan suhu akan meningkatkan kelarutan sehingga menghasilkan laju ekstraksi yang tinggi, secara umum suhu ekstraksi untuk ekstraksi pektin adalah antara 60℃-90℃.
Dalam hal ini, rendemen tertinggi yang didapatkan sesuai dengan hasil penelitian yang telah dilakukan oleh Tarigan, et al., (2012), yang menyatakan bahwa rendemen pektin tertinggi diperoleh dari ekstraksi kulit pisang kepok menggunakan HCl adalah pada pH ekstraksi 1,5 dengan suhu 90℃ dan lama ekstraksi 80 menit yakni sebesar 5,21 gram dari 10 gram serbuk kulit pisang. Rendemen pektin yang diperoleh dari penelitian yang dilakukan oleh Tarigan di atas lebih besar bila dibandingkan dengan rendemen yang dihasilkan dari penelitian ini, namun kondisi pH, suhu dan waktu ekstraksi menunjukkan kesamaan kondisi optimum dihasilkannya rendemen tertinggi meskipun pelarut yang digunakan berbeda.
Gambar 4.1. Persentase Rendemen
Terlihat dari Gambar 4.1 di atas bahwasanya persen rendemen meningkat seiring meningkatnya suhu ekstraksi. Peningkatan suhu ekstraksi hingga suhu tertentu memang mempengaruhi rendemen pektin yang dihasilkan. Menurut Ranganna (1977) rendemen pektin yang didapat akan maksimum pada suhu tertentu dan mengalami kejenuhan atau rendemen pektin yang didapat akan tetap. Sejalan dengan hasil penelitian yang telah dilakukan oleh Pardede, et al., (2013), pada rentang suhu 60℃ hingga 100℃ rendemen pektin yang tertinggi dihasilkan pada suhu 100℃, hal ini disebabkan suhu yang semakin tinggi menyebabkan ion hidrogen yang dihasilkan akan mensubtitusi kalsium dan magnesium dari protopektin semakin banyak, sehingga protopektin yang terhidrolis menghasilkan pektin juga semakin banyak. Jadi dengan suhu ekstraksi yang tinggi, rendemen pektin akan terus meningkat sampai dicapai keadaan maksimum dimana protopektin telah habis terhidrolis.
Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan oleh Budiyanto dan Yulianingsih (2008) semakin lama waktu dan semakin tinggi suhu ekstraksi yang digunakan maka semakin besar rendemen yang dihasilkan. Karena pada penelitian ini faktor lamanya waktu ekstraksi tidak berubah maka hanya faktor pH dan suhu yang akan mempengaruhi hasil rendemen. Menurut Puspitasari, et al., (2008) kombinasi keasaman yang terlalu tinggi (pH rendah) dengan suhu yang tinggi harus dihindari karena konversi pektin akan menurun disebabkan pektin yang terkonversi menjadi asam pektat. Peningkatan pH larutan pengekstrak dalam
5,17% 7,05% 5,02% 9,00% 10,78% 7,82% pH 1 pH 1,5 pH 2 p er sen r en d emen (% ) Suhu 0ᵒC Suhu 0ᵒC
penelitian ini menunjukkan penurunan persen rendemen pektin yang dihasilkan. Larutan pengekstrak pada pH 1,5 menunjukkan pH optimum menghasilkan persen rendemen tertinggi. Sedangkan larutan pengekstrak pada pH 2 menghasilkan persen rendemen terendah. Menurut Gusti (2008) pada ekstraksi pektin menggunakan pelarut dengan pH rendah akan menghasilkan rendemen yang tinggi, hal ini disebabkan karena pada pH yang rendah konsentrasi asamnya lebih tinggi sehingga proses hidrolisa protopektin menjadi pektin terjadi lebih intensif sehingga pada pH rendah menghasilkan rendemen pektin yang lebih tinggi. Akan tetapi menurut Nasution (2002) dalam Gusti (2008) menyatakan bahwa pada pH yang lebih rendah akan mendekomposisi senyawa pektin menjadi asam galakturonat sehingga rendemen pektin yang dihasilkan akan menurun.
4.4.2 Kadar Air
Kadar air bahan akan berpengaruh terhadap masa simpan bahan. Jika kadar air dalam bahan terbilang tinggi maka menyebabkan kerentanan terhadap aktivitas mikroba (Budiyanto dan Yulianingsih, 2008). Dengan demikian, usaha untuk memperpanjang masa simpan bahan dilakukan pengeringan sampai dengan batas kadar air tertentu. produk dengan kadar air rendah relative lebih stabil dalam penyimpanan jangka panjang daripada produk yang berkadar air tinggi (Pardede, et al., 2013)
Pada penelitian ini, pengeringan pektin dilakukan dalam oven pengering suhu 40℃ selama 8 jam. Pengeringan pada suhu rendah ini bertujuan untuk meminimalkan terjadinya degradasi pektin. Puspitasari, et al., (2008) menggunakan suhu 40℃-60℃untuk mengeringkan pektin hasil ekstraksi dari ampas nanas dan Tarigan, et al., (2012) melakukan pengeringan pektin hasil ekstraksi dari kulit pisang kepok dengan suhu 40℃ selama 8 jam.
Gambar 4.2. Kadar Air
Kadar air yang dihasilkan dari penelitian ini berkisar antara 10,54-11,96%. Batas maksimum nilai kadar air yang diperbolehkan yaitu 12% berdasarkan Food Chemical Codex (1996), artinya kadar air dari pektin yang dihasilkan tidak melebihi standar yang diperbolehkan. Tingginya kadar air pada pektin yang dihasilkan dapat dipengaruhi oleh pengeringan yang tidak maksimal dan juga kondisi penyimpanan pektin sebelum dilakukan uji kadar air. Penyimpanan pada tempat yang lembab dan wadah yang tidak kedap udara akan menyebabkan kerentanan pektin terpapar oleh udara luar, sehingga pektin menjadi lembab kembali. Menurut Firiani (2003), kadar air pektin dipengaruhi oleh derajat pengeringan. Jika derajat pengeringan rendah maka yang terlihat adalah berat rendemen yang lebih besar daripada yang sebenarnya.
Pada Gambar 4.2 di atas memperlihatkan bahwa kadar air tertinggi pektin yang dihasilkan adalah pada kondisi larutan pengekstrak pH 1,5 dengan suhu ekstraksi 90℃ dan kadar air terendah pada kondisi pengekstrak pH 2 dengan suhu ekstraksi 80℃. Kadar air yang dihasilkan dapat dipengaruhi oleh rendemen pektin. Semakin tinggi rendemen pektin yang dihasilkan, maka akan semakin tinggi pula kadar airnya (Budiyanto dan Yulianingsih, 2008). Terbukti bahwa kadar air tertinggi dimilki oleh pektin dengan rendemen tertinggi, dan kadar air terendah dimiliki oleh rendemen terendah pula.
10,56% 10,59% 10,54% 11,54% 11,96% 10,89% pH 1 pH 1,5 pH 2 ka d a r a ir (% ) Suhu 0ᵒC Suhu 0ᵒC
4.4.3 Kadar Abu
Abu merupakan residu atau sisa pembakaran bahan organik yang berupa bahan anorganik. Kandungan mineral suatu bahan dapat diketahui dari kadar abu yang dimiliki bahan tersebut. Kadar abu berpengaruh pada tingkat kemurnian pektin (Budiyanto dan Yulianingsih, 2008). Semakin tinggi tingkat kemurnian pektin, maka kadar abu dalam pektin akan semakin rendah. Jika kadar abu dalam tepung pektin tinggi, maka persentase kandungan pektin yang terdapat di dalamnya semakin rendah sehingga tingkat kemurnian tepung pektin tersebut juga rendah. Kadar abu dalam tepung pektin dipengaruhi oleh adanya residu bahan anorganik yang terkandung dalam bahan baku, metode ekstraksi dan isolasi pektin (Kalapathy, 2001).
Gambar 4.3. Kadar Abu
Hasil penelitian menunjukksn kadar abu tepung pektin yang diperoleh adalah berkisar antara 4,25-8,05%. Batas maksimum kadar abu pektin dalam IPPA (International Pectin Producers Association) (2002) adalah tidak lebih dari 10%. Kadar abu pektin tertinggi terukur pada kondisi ekstraksi pH 2 dengan suhu 90℃ yakni 8,05%, sedangkan kadar abu pektin terendah terukur pada kondisi ekstraksi pH 1,5 dengan suhu 90℃ yakni 4,25%.
Pektin dengan kondisi ekstraksi pH 1 suhu 80℃ memiliki kadar abu 6,90% berbeda nyata dengan suhu ekstraksi 90℃ dengan kadar abu 4.70%. begitu pula kondisi ekstraski pH 1,5 suhu 80℃ memiliki kadar abu 6,15% berbeda nyata dengan suhu 90℃ yakni memiliki kadar abu 4,25%. Sedangkan untuk kondisi
6,90% 6,15% 7,92% 4,70% 4,25% 8,05% pH 1 pH 1,5 pH 2 k a d a r a b u (% ) Suhu 0ᵒC Suhu 0ᵒC
ekstraski pH 2 suhu 80℃ memiliki kadar abu 7,92% dan suhu 90℃ memiliki kadar abu 8,05%, perbedaan suhu disini tidak menghasilkan perbedaan kadar abu yang terukur. Pada dasarnya semakin tinggi suhu maka kecepatan hidrolisis protopektin semakin meningkat sehingga kadar abu juga akan semakin tinggi. Hanya kondisi ekstraski pH 2 yang sesuai dengan pernyataan tersebut. Untuk kondisi ekstraksi pH 1 dan pH 1,5 tidak sesuai dengan pernyataan tersebut.
Pektin merupakan hasil hidrolisis dari protopektin dalam buah-buahan dan sayuran. Protopektin terdapat dalam bentuk kalsium-magnesium pektat. Perlakuan dengan asam mengakibatkan terhidrolisisnya pektin dari ikatan kalsium dan magnesiumnya. Peningkatan reaksi hidrolisis protopektin akan mengakibatkan bertambahnya komponen Ca dan Mg dalam larutan ekstrak. Dengan demikian, semakin banyaknya mineral berupa kalsium dan magnesium akan semakin banyak kadar abu pektin tersebut (Hanum, et al., 2012).
Kadar abu dalam pektin akan meningkat seiring meningkatnya konsentrasi asam yang digunakan, suhu dan waktu ekstraksi. Hal demikian disebabkan oleh kemampuan asam untuk melarutkan mineral alami dari bahan yang diekstrak. Mineral yang terlarut akan turut mengendap bercampur dengan pektin pada saat proses pengendapan (Kalapathy, 2001). Hasilnya pengukuran kadar abu pektin pada penelitian ini tidak sesuai dengan pernyataan di atas, karena pada konsentrasi asam terendah menghasilkan kadar abu tertinggi, bukan pada konsentrasi asam tertinggi.
Kadar abu adalah salah satu parameter mutu pektin yang dihasilkan. Semakin rendah kadar abu, maka mutu pektin semakin meningkat.
4.4.4 Berat Ekivalen
Berat ekivalen merupakan ukuran terhadap kandungan gugus asam galakturonat bebas (tidak teresterifikasi) dalam rantai molekul pektin. Asam pektat murni merupakan zat pektat yang seluruhnya tersusun atas asam poligalakturonat yang bebas dari gugus metil ester atau tidak mengalami esterifikasi. Asam pektat murni memiliki berat ekivalen 176. Tingginya derajat esterifikasi antara asam galakturonat dengan metanol mengakibatkan semakin
rendahnya jumlah asam galakturonat bebas yang berarti semakin tingginya berat ekivalen (Rouse, 1977).
Gambar 4.4. Berat Ekivalen
Berat ekivalen yang dihasilkan dari penelitian ini berkisar antara 4094,47-9534,71. Pektin hasil ekstraksi pH 1 suhu 80℃ memiliki berat ekivalen 5757,44 mg sedangkan pada ekstraksi suhu 90℃ memiliki berat ekivalen 4094,47. Berat ekivalen pektin hasil ekstraksi pH 1 dan 1,5 menurun seiring meningkatnya suhu ekstraksi, akan tetapi untuk pektin hasil ekstraksi pH 2 dengan suhu 80℃ dan 90℃ tidak menunjukkan peningkatan ataupun penurunan seiring meningkatnya suhu ekstraksi. Ekstraksi pH 1,5 suhu 80℃menghasilkan pektin dengan berat ekivalen 8667,91 dan pada suhu 90℃ sebesar 6652,12. Kemudian untuk ekstraksi pH 2 suhu 80℃ menghasilkan pektin dengan berat ekivalen 9534,71 dan 9534,71 untuk pektin hasil ekstraksi suhu 90℃. Berat ekivalen pektin yang dihasilkan semakin menurun dengan semakin meningkatnya suhu ekstraksi kecuali pada pH 2. Berat ekivalen pektin berdasarkan standar IPPA (International Pectin Producers Association) (2002) yakni berkisar antara 600-800 mg. Pektin hasil ekstraksi dari limbah kulit pisang kepok ini memiliki berat ekivalen yang tidak memenuhi standar yang ada.
Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan oleh Budiyanto dan Yulianingsih (2008) dan Hariyati (2006) bahwasanya pengaruh kenaikan suhu dan waktu ekstraksi mengakibatkan semakin rendahnya berat ekivalen pektin yang dihasilkan. Pada penelitian ini, berat ekivalen pektin cenderung menurun seiring
5757,44 8667,91 9534,71 4094,47 6652,12 9534.71 pH 1 pH 1,5 pH 2 B e ra t E k iv a le n Suhu 0ᵒC Suhu 0ᵒC
meningkatkan suhu ekstraksi. Hanya pada kondisi ekstraksi pH 2 saja yang tidak menunjukkan peningkatan maupun penurunan berat ekivalen seiring meningkatnya suhu ekstraksi.
Bobot molekul pektin tergantung pada jenis tanaman, kualitas bahan baku, metode ekstraksi dan perlakuan pada proses ekstraksi. Kemungkinan besar hal yang mempengaruhi nilai berat ekivalen adalah sifat pektin hasil ekstraksi itu sendiri, serta proses titrasi yang dilakukan. Ketika sampel pektin dilarutkan dalam aquadest dan telah benar-benar larut sempurna, dilakukan pengukuran pH menggunakan pH indikator universal. Hasil dari pengukuran pH awal adalah berkisar pH 6, sehingga saat dititrasi menggunakan larutan titran (NaOH) hanya memerlukan sedikit saja larutan NaOH untuk mencapai titik ekivalen (pH netral). Titik ekivalen terlihat saat larutan berubah warna menjadi merah muda dari larutan awal. Sehingga hasil perhitungan berat ekivalen pektin berdasarkan rumus berat ekivalen adalah perbandingan antara bobot sampel pektin terhadap volume titran NaOH yang terpakai dan Normalitas titran (NaOH). Volume titran (NaOH) yang terpakai hanya berkisar antara 0,3-0,7 mL dengan normalitas NaOH 0,0874 N dan bobot sampel 250 mg, sehingga hasil perhitungan menujukkan nilai berat ekivalen yang terlalu besar. Hasil titrasi untuk perhitungan berat ekivalen ini akan mempengaruhi perhitungan selanjutnya seperti kadar metoksil, kadar galakturonat dan derajat esterifikasi.
4.4.5 Kadar Metoksil
Kadar metoksil didefinisikan sebagai jumlah metanol yang terdapat di dalam pektin. Kadar metoksil pektin dapat menentukan sifat fungsional larutan pektin dan dapat mempengaruhi struktur dan tekstur dari gel pektin yang terbentuk. Pektin dapat disebut bermetoksi tinggi bila memiliki nilai kadar metoksil sama dengan atau lebih dari 7%. Kurang dari 7% disebut pektin bermetoksil rendah.
Gambar 4.5. Kadar Metoksil
Hasil perhitungan kadar metoksil pektin menunjukkan bahwa persentase metoksil pada pektin ini sangat rendah. Hanya pada ekstraksi pH 1 yang menghasilkan pektin dengan persentase metoksil yang masuk dalam kategori pektin bermetoksil rendah yakni 2,64% dan 2,70%. Berdasarkan Food Chemical Codex (1996) pektin bermetoksil rendah yakni berkisar antara 2,5-7,2%. Sedangkan pada kondisi ekstraksi pH 1,5 dan 2, pektin yang dihasilkan mengandung persen metoksil yang lebih rendah. Hasil penelitian yang dilakukan oleh Tarigan, et al., (2012), kadar metoksil pektin yang dihasilkan dari ekstraksi kulit buah pisang kepok menggunakan pelarut HCl menunjukkan kadar metoksil pektin berkisar antara 2,48%-3,72%, termasuk juga dalam kategori pektin bermetoksil rendah.
Pektin hasil ekstraksi pH 1 suhu 80℃ memiliki kadar metoksil sebesar 2,64% dan untuk suhu 90℃ sebesar 2,70%, kadar metoksil meningkat seiring meningkatnya suhu ekstraksi. Sedangkan untuk pektin hasil ekstraksi pH 1,5 suhu 80℃ memiliki kadar metoksil 1,08% dan menurun kadarnya pada pektin dengan suhu ekstraksi 90℃ yaitu sebesar 1,01% meskipun penurunannya tidak terlalu jauh. Kemudian untuk ekstraksi pH 2 suhu 80℃ menghasilkan pektin dengan kadar metoksil 1,1921% dan pada pektin hasil ekstraksi suhu 90℃ besar kadar metoksilnya adalah 1,30%, kadar metoksil meningkat seiring meningkatnya suhu ekstraksi. Berdasarkan Constenla dan Lozano (2003), kadar metoksil pektin akan meningkat seiring meningkatnya suhu ekstraksi. Begitu pula dengan hasil
2,64% 1,08% 1,19% 2,70% 1,01% 1,30% pH 1 pH 1,5 pH 2 k a d a r me to k si l (% ) Suhu 0ᵒC Suhu 0ᵒC
penelitian yang dilakukan oleh Kaban, et al., (2012) dan Tarigan, et al., (2012) yang menunjukkan bahwa kadar metoksil meningkat seiring kenaikan suhu dan waktu ekstraksi, hal ini disebabkan oleh gugus karboksil bebas yang teresterifikasi semakin meningkat.
Perhitungan kadar metoksil dipengaruhi oleh banyaknya volume titran (NaOH) yang terpakai pada proses titrasi. Larutan netral pada penentuan berat ekivalen yang selanjutnya ditambahkan dengan 25 mL NaOH 0,25 N dan didiamkan selama 30 menit dalam keadaan tertutup, selanjutnya ditambahkan 25 mL HCl dan indikator fenol merah. pH larutan tersebut kemudian diukur menggunakan pH indikator universal, hasilnya menunjukkan pH larutan berkisar pH 5, sehingga hanya sedikit volume titran yang diperlukan untuk mencapai titik ekivalen (netral) yakni antara 1,0-2,5 mL, mengakibatkan perhitungan persentase kadar metoksil menjadi kecil.
Pektin yang dihasilkan dari penelitian ini merupakan pektin bermetoksil rendah yang mampu membentuk gel dengan adanya kation polivalen seperti kalsium. Pektin bermetoksil rendah lebih menguntungkan karena dapat langsung diproduksi tanpa melalui proses demetilasi pektin bermetoksil tinggi menjadi pektin bermetoksil rendah.