PENGARUH INTERVENSI PRODUK
MINUMAN ISOTONIK AIR KELAPA DARI PROSES
ULTRAFILTRASI DAN ULTRAVIOLET
TERHADAP REHIDRASI DAN PEMULIHAN
ATLET FUTSAL REMAJA PUTRI
SARI INTAN KAILAKU
SEKOLAH PASCASARJANA INSTITUT PERTANIAN BOGOR
PERNYATAAN MENGENAI TESIS DAN
SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA*
Dengan ini saya menyatakan bahwa tesis berjudul Pengaruh Intervensi Produk Minuman Isotonik Air Kelapa dari Proses Ultrafiltrasi dan Ultraviolet terhadap Rehidrasi dan Pemulihan Atlet Futsal Remaja Putri adalah benar karya saya dengan arahan dari komisi pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apa pun kepada perguruan tinggi mana pun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir tesis ini.
Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut Pertanian Bogor.
Bogor, Februari 2016
Sari Intan Kailaku
RINGKASAN
SARI INTAN KAILAKU. Pengaruh Intervensi Produk Minuman Isotonik Air Kelapa dari Proses Ultrafiltrasi dan Ultraviolet terhadap Rehidrasi dan Pemulihan Atlet Futsal Remaja Putri. Dibimbing oleh BUDI SETIAWAN dan AHMAD SULAEMAN.
Air kelapa mengandung berbagai zat gizi baik makro maupun mikro, serta menunjukkan indeks rehidrasi dan respon konsentrasi glukosa darah yang sangat baik sehingga diyakini sesuai sebagai minuman isotonik untuk orang yang berolahraga. Kendala dalam pemanfaatan air kelapa sebagai minuman isotonik adalah mudahnya air kelapa mengalami kerusakan. Masa simpan minuman isotonik dari air kelapa dapat ditingkatkan dengan memastikan semua penyebab kerusakan dapat diminimalisir. Ultrafiltrasi adalah salah satu proses pemisahan menggunakan membran yang bekerja berdasarkan perbedaan tekanan. Teknologi membran mempunyai potensi besar untuk meningkatkan produktivitas dan efisiensi proses produksi minuman isotonik. Namun, masih ada keraguan mengenai efektivitasnya dalam menurunkan aktivitas mikroorganisme. Teknologi ultraviolet merupakan teknologi yang semakin umum digunakan dalam purifikasi dan sterilisasi berbagai bahan seperti air minum, jus buah dan lain-lain.
Tim futsal Netic Ladies Futsal Club (LFC) terdiri dari remaja putri usia 13-18 tahun. Saat ini tim futsal putri ini belum mendapatkan rekomendasi asupan cairan khusus untuk meningkatkan pemulihan fisik dan status hidrasinya secara cepat setelah latihan atau pertandingan.
Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh intervensi produk minuman isotonik air kelapa dari proses ultrafiltrasi dan ultraviolet terhadap proses rehidrasi dan pemulihan atlet futsal remaja putri. Penelitian ini terdiri dari lima tahap, yaitu eksplorasi varietas buah kelapa, proses pengembangan produk minuman isotonik, uji organoleptik, percobaan penyimpanan, dan intervensi konsumsi produk kepada atlet futsal remaja putri.
Varietas yang diuji dalam eksplorasi adalah Genjah Salak, Dalam Pangandaran dan Hibrida PB121. Hasil karakterisasi kemudian digunakan untuk memilih varietas yang paling sesuai sebagai bahan baku minuman isotonik. Pengamatan dilakukan terhadap sifat fisikokimia (pH, kejernihan, warna, total padatan terlarut) dan komposisi zat gizi (kadar gula total, kadar sukrosa, fruktosa, glukosa, vitamin (B1, B6, C) dan mineral (K, Na, Mg)).
Peningkatan umur simpan produk minuman isotonik dari air kelapa dilakukan dengan membran ultrafiltrasi dan sinar ultraviolet. Karakteristik produk akhir dibandingkan dengan karakteristik bahan baku. Uji organoleptik yang dilakukan adalah uji peringkat (ranking), mutu hedonik dan kesukaan. Pengaruh penyimpanan diamati sembilan kali selama 19 hari untuk melihat perubahan mutu dan pendugaan umur simpan pada tiga suhu (8, 13 dan 250C) dengan kemasan botol polietilen berukuran individual (250 ml). Pendugaan umur simpan menggunakan metode Accelerated Storage Study dengan persamaan Arrhenius.
antara lain minuman isotonik air kelapa hasil proses ultrafiltrasi dan ultraviolet, minuman isotonik komersial, minuman air kelapa komersial dan air putih (air mineral kemasan). Subjek merupakan anggota tim futsal remaja putri dari Netic LFC yang berlatih di SMPN 3 Cibinong. 21 orang berpartisipasi dalam pengukuran sweat loss dan 14 orang mengikuti intervensi cairan rehidrasi. Kriteria eksklusi penelitian ini adalah atlet yang sedang sakit atau dalam masa penyembuhan, mengikuti tim futsal putri Netic LFC kurang dari 1 bulan, tidak mengikuti kegiatan latihan secara penuh pada hari pemberian intervensi dan tidak menyukai atau pernah mengalami intoleransi pada air kelapa. Jarak waktu antar intervensi adalah antara satu sampai empat minggu antar perlakuan. Pengamatan dilakukan tiga kali yaitu sebelum dan setelah latihan serta setelah periode rehidrasi, terhadap berat badan, kadar gula darah, tekanan darah dan denyut jantung. Intensitas latihan dinilai secara subjektif menggunakan Skala Borg CR10 setelah latihan dan persepsi subjek mengenai sensasi yang dirasakan setelah minum dinilai menggunakan Skala Likert setelah selesai mengonsumsi cairan rehidrasi.
Hasil penelitian menunjukkan bahwa varietas Genjah Salak merupakan varietas yang dikategorikan paling sesuai sebagai bahan baku minuman isotonik alami. Proses ulttrafiltrasi dan ultraviolet menghasilkan produk minuman isotonik dengan karakteristik yang tidak berbeda dengan karakteristik bahan baku, kecuali pada kadar gula total, kejernihan, nilai L* dan nilai b*.
Penelitian penyimpanan menunjukkan mutu produk (pH, kadar gula total, dan kejernihan) menurun selama penyimpanan dalam suhu 8, 13 dan 250C namun lebih baik dibandingkan bahan baku. Pendugaan umur simpan menunjukkan bahwa produk minuman isotonik air kelapa hasil proses ultrafiltrasi dan ultraviolet tanpa bahan tambahan pangan apapun memiliki umur simpan 51 hari di suhu 00C.
Panelis memberikan peringkat yang tidak berbeda pada produk minuman isotonik air kelapa dan air kelapa segar, dan lebih baik daripada minuman air kelapa komersial. Karakteristik produk yaitu memiliki rasa asin dan aroma yang relatif sama dengan air kelapa segar dan rasa manis serta kekeruhan yang lebih rendah dibandingkan dengan minuman air kelapa komersial. Tingkat kesukaan panelis lebih tinggi pada produk minuman isotonik air kelapa dibandingkan pada minuman air kelapa komersial, pada semua parameter kecuali aroma.
Produk minuman isotonik hasil penelitian ini memiliki efektivitas yang sama dengan minuman isotonik komersial dan minuman air kelapa komersial dalam proses rehidrasi dan pemulihan atlet futsal remaja putri. Indeks rehidrasi terbaik ditunjukkan oleh produk ini dibandingkan produk komersial dan air mineral kemasan. Rata-rata kadar gula darah, tekanan darah dan denyut jantung subjek setelah rehidrasi tidak berbeda antara intervensi minuman isotonik air kelapa dengan minuman isotonik komersial dan minuman air kelapa komersial.
Minuman isotonik air kelapa diminum dengan volume terbanyak dibandingkan cairan rehidrasi lainnya, dan berbeda secara signifikan dengan air mineral kemasan. Minuman isotonik air kelapa dapat menghilangkan rasa tidak segar, haus dan lelah setelah latihan tanpa membuat subjek merasa kembung dan mual.
SUMMARY
SARI INTAN KAILAKU. The Effects of The Intervention of Coconut Water Isotonic Drink from Ultrafiltration and Ultraviolet Process on The Rehydration and Recovery of Female Adolescent Futsal Athletes. Supervised by BUDI SETIAWAN dan AHMAD SULAEMAN.
Coconut water is rich with macronutrient, micronutrient, and showed excellent rehydration index and blood sugar response in previous researches, therefore is believed to be suitable as isotonic drink for exercising people. The obstacle in developing coconut water-based product is its easily altered properties. The shelf-life of coconut water isotonic drink can be improved by ensuring the elimination of the causes of its quality degradation. Ultrafiltration is a separation process using membrane, working in the pressure difference prinsipal. Membrane technology has great potential to improve productivity and efficiency of isotonic drink production process. However, there is still doubt in its effectivity in reducing microorganism acitivities. Ultraviolet technology is a becoming more commonly used in purification and sterilization various products such as water, fruit juices, etc.
Female futsal team Netic Ladies Futsal Club (LFC) consists of female adolescents aged 13-18 years old. At the present, this team has yet been given special fluid intake recommendation to improve their immediate physical recovery and hydration status after exercise sessions or games.
The objective of this research was to study the effects of the intervention of coconut water isotonic drink from ultrafiltration and ultraviolet process on the rehydration and recovery of female adolescent futsal athletes. The research was carried out in five stages i.e. the exploration of coconut varieties, the development of isotonic drink product, organoleptic assessments, storage trial, and the consumption intervention of the product to female adolescent futsal athletes.
Varieties being analyzed were Genjah Salak (Salak Dwarf), Dalam Pangandaran (Pangandaran Tall) and Hibrida PB121 (PB121 Hybrid). The result of characterization was then used to choose the most suitable variety as raw material for isotonic drink production. Parameters being analyzed were physicochemical properties (pH, clarity, colour, total soluble solid) and nutrients composition (total sugar, sucrose, fructose, glucose, vitamins (B1, B6, C) and minerals (K, Na, Mg) content).
Ultrafiltration and ultraviolet treatment were used to prolong the shelf life of isotonic drink from coconut water. The characteristics of the product were then compared with those of the raw material. Organoleptic assessments consisted of ranking test, hedonic quality test, and preference test. Storage effects were evaluated nine times in 19 days to observe the quality alteration and shelf-life estimation at three temperatures, i.e. 8, 13 and 250C, using polyethilene bottles in individual sizes (250 ml). The shelf-life was estimated using Accelerated Storage Study method with Arrhenius equation.
Treatments given were four types of rehydration fluid, i.e. coconut water isotonic drink from the ultrafiltration and ultraviolet process, commercial isotonic drink, commercial coconut water drink, and bottled mineral water. Subjects were members of Netic LFC, who were trained at SMPN 3 Cibinong. 21 subjects participated in the measurement of sweat loss and 14 followed the intervention of rehydration fluids. Exclusion criterias were ill or recovering athletes, had been in the team for less than a month, did not fully participate in the exercise session carried in the day of intervention, and did not like or had experienced intolerance to coconut water. The interval between treatments was one to four weeks. Measurements were done three times to body weight, blood glucose concentration, blood pressure and heart rate. The intensity of the exercise was self-assessed using Borg Scale (CR10) after each exercise session, subjective measure of the sensation after drinking was determined using Likert Scale.
The exploration result showed that Genjah Salak was the most suitable variety as raw material for natural isotonic drink production. Ultrafiltration and ultraviolet processing was successfully produced isotonic drink with indistinguishable characteristics as fresh coconut water, except slightly on total sugar, clarity, L* and b*.
Storage trial showed that there was degradation of the product quality (pH, total sugar, clarity) during storage in 8, 13 dan 250C but was better compared to raw material. The shelf-life was estimated to be 51 days at 00C.
The rank given by panelists for coconut water isotonic drink and fresh coconut water was not different statistically, and better than commercial coconut water drink. The characteristics of the product were concluded as relatively same in saltiness and aroma with fresh coconut water, and less intense in sweetness and turbidity compared to commercial coconut water drink. Panelists’ level of liking was higher for coconut water isotonic drink compared to commercial coconut water drink in all parameters but aroma.
Coconut water isotonic drink produced in this research did not showed a statistically different effectiveness with commercial isotonic drink and commercial coconut water drink in rehydration and recovery process of female adolescent futsal athletes. The best rehydration index was given by this product compared to all the other rehydration fluids. The mean after exercise blood glucose concentration, blood pressure and heart rate were not significantly different between this product and the commercial products.
Coconut water isotonic drink was consumed in highest volume compared to other rehydration fluid, and statictically different with bottled water. It was able to refresh, quench the thirst and relieve tiredness without causing bloatedness and stomach upset.
© Hak Cipta Milik IPB, Tahun 2016
Hak Cipta Dilindungi Undang-Undang
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan atau menyebutkan sumbernya. Pengutipan hanya untuk kepentingan pendidikan, penelitian, penulisan karya ilmiah, penyusunan laporan, penulisan kritik, atau tinjauan suatu masalah; dan pengutipan tersebut tidak merugikan kepentingan IPB
PENGARUH INTERVENSI PRODUK
MINUMAN ISOTONIK AIR KELAPA DARI PROSES
ULTRAFILTRASI DAN ULTRAVIOLET
TERHADAP PROSES REHIDRASI DAN PEMULIHAN
ATLET FUTSAL REMAJA PUTRI
SARI INTAN KAILAKU
Tesis
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Magister Sains
pada
Program Studi Ilmu Gizi Masyarakat
SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
Judul : Pengaruh Intervensi Produk Minuman Isotonik Air Kelapa dari Proses Ultrafiltrasi dan Ultraviolet terhadap Rehidrasi dan Pemulihan Atlet Futsal Remaja Putri Nama Mahasiswa : Sari Intan Kailaku
NIM : I151130401
Disetujui oleh, Komisi Pembimbing
Dr Ir Budi Setiawan, MS Ketua
Prof. Dr. Ir. Ahmad Sulaeman, MS Anggota
Diketahui oleh Ketua Program Studi
Ilmu Gizi Masyarakat
Prof Dr Ir Dodik Briawan, MCN
Dekan Sekolah Pascasarjana
Dr Ir Dahrul Syah, MScAgr
PRAKATA
Puji dan syukur penulis panjatkan ke hadirat Allah SWT, yang telah memberikan rahmat dan hidayah-Nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan tesis ini. Berkenaan dengan tersusunnya tesis ini, penulis mengucapkan terima kasih kepada :
1. Dr Ir Budi Setiawan, MS selaku Ketua Komisi Pembimbing.
2. Prof Dr Ir Ahmad Sulaeman, MS selaku Anggota Komisi Pembimbing. 3. Prof Dr Ir Hardinsyah, MS selaku dosen penguji.
4. Prof Dr Ir Dodik Briawan, MCN selaku Ketua Program Studi Pascasarjana Ilmu Gizi Masyarakat.
5. Kepala Sekolah SMPN 3 Cibinong, yang telah mengijinkan pelaksanaan penelitian dan keterlibatan siswa sekolah dalam penelitian ini.
6. Pelatih dan Manajer Netic LFC, yang telah memfasilitasi dan mendampingi kegiatan penelitian hingga berjalan lancar.
7. Seluruh anggota tim Netic LFC, baik yang terlibat sebagai subjek maupun yang tidak, atas kerjasama dan partisipasinya dalam kegiatan penelitian. 8. Kedua orang tua, Prof Dr Ir Irsal Las, MS (Ayah) dan Emiwati, BA (Ibu)
yang memberikan doa, dukungan dan semangatnya.
9. Andi Darmansyah, STP (Suami) atas doa, kesabaran, perhatian dan kasih sayangnya.
10. M. Fadeyka Ahsanfadhila dan Naqiya Hafsa Fatimah (anak-anak), atas doa, pengertian dan semangatnya.
11. Teman-teman Pascasarjana Gizi Masyarakat IPB angkatan 2013 atas dukungan dan semangatnya.
12. Pihak-pihak lain yang telah banyak memberi dorongan dan masukan dalam penulisan tesis ini.
Diharapkan tesis ini dapat bermanfaat bagi seluruh pihak yang berkepentingan khususnya bagi perkembangan ilmu pengetahuan.
i
Teknologi Pengolahan Air Kelapa 8
Teknologi Ultrafiltrasi dan Ultraviolet 9
Minuman Isotonik 11
Atlet Futsal Remaja Putri 13
Rehidrasi Setelah Olahraga 14
Pemulihan Setelah Olahraga 15
4 METODE PENELITIAN 18
Waktu dan Tempat Penelitian 18
Desain dan Prosedur Penelitian 18
Jumlah dan Cara Pemilihan Subjek 21
Jenis dan Cara Pengumpulan Data 21
Pengolahan dan Analisis Data 23
Definisi Operasional 24
5 HASIL DAN PEMBAHASAN 26
Identifikasi Varietas Kelapa untuk Minuman Isotonik Air Kelapa 26
Pengembangan Minuman Isotonik dari Air Kelapa 30
Pengaruh Penyimpanan Minuman Isotonik Air Kelapa 32
Pendugaan Daya Simpan 35
Uji Organoleptik 38
Kehilangan Keringat dan Penentuan Volume Cairan Rehidrasi 43
Tingkat Intensitas Latihan 45
Pengaruh Jenis Minuman terhadap Volume dan Sensasi setelah Minum 46 Pengaruh Intervensi Minuman terhadap Rehidrasi 48 Pengaruh Intervensi Minuman terhadap Pemulihan 51
ii
DAFTAR TABEL
1 Komposisi dan sifat fisikokimia air kelapa berdasarkan usia buah
kelapa 7
2 Karakteristik air kelapa segar, air kelapa setelah proses ultrafiltrasi
dan setelah proses pasteurisasi 10
3 Karakteristik dan sebagian syarat mutu minuman isotonik 12
4 Indeks status hidrasi 23
5 Analisis data pada setiap tahapan penelitian 24 6 Kandungan karbohidrat (gula) dan elektrolit dalam air kelapa
dibandingkan dengan SNI Minuman Isotonik 27
7 Kandungan vitamin pada air kelapa 28
8 Sifat fisikokimia air kelapa 28
9 Karakteristik bahan baku air kelapa dan minuman isotonik air kelapa
dari proses ultrafiltrasi dan ultraviolet 31
10 Kejernihan (% terhadap air) minuman isotonik dan bahan baku air
kelapa selama penyimpanan 34
11 Nilai slope, intercept dan koefisien korelasi pada reaksi ordo 0 dan ordo 1 serta persamaan linier pH minuman isotonik 35 12 Nilai slope, intercept dan koefisien korelasi pada reaksi ordo 0 dan
ordo 1 serta persamaan linier kadar gula total minuman isotonik 36 13 Pendugaan umur simpan minuman isotonik berdasarkan parameter
pH 37
14 Pendugaan umur simpan minuman isotonik berdasarkan parameter
kadar gula total 38
15 Hasil uji lanjut (Duncan Multiple Range Test) terhadap nilai mutu hedonik produk minuman isotonik air kelapa, minuman air kelapa komersial dan air kelapa segar pada pengamatan penyimpanan hari
ke-0 40
16 Hasil Independent Samples t-Test untuk nilai mutu hedonik produk minuman isotonik air kelapa pada penyimpanan hari ke-10 dan
minuman air kelapa komersial 41
17 Hasil Paired Samples t-Test pengaruh penyimpanan terhadap nilai mutu hedonik produk minuman isotonik air kelapa 41 18 Hasil uji beda untuk nilai kesukaan panelis pada penyimpanan hari
ke-0 42
19 Rata-rata nilai kesukaan panelis pada penyimpanan hari ke-10 42 20 Hasil Paired Samples T-Test pengaruh penyimpanan terhadap nilai
kesukaan panelis pada produk minuman isotonik air kelapa 43
21 Karakteristik atlet futsal remaja putri 43
22 Nilai rata-rata dan simpangan baku pengukuran tingkat intensitas latihan dengan Skala Borg pada 14 orang atlet sebelum
mengonsumsi cairan rehidrasi 46
23 Volume minuman dan persepsi subjek terhadap sensasi yang dirasakan setelah mengonsumsi empat jenis cairan rehidrasi 47 24 Nilai rata-rata dan simpangan baku kehilangan keringat dan status
iii 25 Pengaruh jenis cairan rehidrasi terhadap karakteristik atlet 49 26 Persen rehidrasi dan indeks rehidrasi subjek 51 27 Hasil analisis ragam dan uji lanjut terhadap kadar gula darah atlet 52
DAFTAR GAMBAR
1 Kerangka pemikiran pengaruh minuman isotonik dari air kelapa dengan teknologi ultrafiltrasi dan ultraviolet terhadap rehidrasi dan
pemulihan atlet 6
2 Tahapan intervensi produk 19
3 Prosedur intervensi dan pengukuran (modifikasi Saat et al. 2002) 20 4 Pohon dan buah kelapa varietas Genjah Salak (Sumber: Balitka,
2010) 29
5 Diagram alir pembuatan minuman isotonik air kelapa 30 6 Kurva penurunan pH minuman isotonik selama penyimpanan 33 7 Kurva penurunan kadar gula total minuman isotonik selama
penyimpanan 34
8 Hasil uji peringkat (ranking) setelah transformasi data. Huruf kecil yang berbeda menunjukkan berbeda nyata pada α=0.05. 39 9 Grafik radar (sarang laba-laba) hasil uji mutu hedonik produk 40 10 Tingkat pengeluaran keringat (sweat rate) subjek 44 11 Tekanan darah dan denyut jantung atlet sebelum dan setelah latihan
serta setelah periode rehidrasi 53
DAFTAR LAMPIRAN
1 Metode analisis sifat fisikokimia 65
2 Metode analisis komposisi zat gizi 67
3 Prosedur pengukuran tekanan darah dan denyut jantung 70
4 Prosedur pengukuran kadar glukosa darah 71
5 Data pH bahan baku air kelapa dan minuman isotonik air kelapa hasil proses ultrafiltrasi dan ultraviolet selama penyimpanan 72 6 Data kadar gula total (%) bahan baku air kelapa dan minuman
isotonik air kelapa hasil proses ultrafiltrasi dan ultraviolet selama
penyimpanan 73
7 Data uji peringkat (ranking) produk 74
8 Hasil analisis One Way Anova 75
9 Hasil analisis Independent Samples t-Test 79
10 Hasil analisis Paired Samples t-Test 80
11 Data pengukuran kehilangan keringat dan status hidrasi atlet futsal
remaja putri 81
12 Hasil analisis Duncan Multiple Range Test 82
13 Ethical approval letter dari Komisi Etik Fakultas Kedokteran
1
1
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Indonesia merupakan salah satu produsen kelapa terbesar di dunia dengan rata-rata produksi sebesar 3.2 juta ton per tahun (Kementan, 2012). Tanaman kelapa menyebar merata di seluruh wilayah Indonesia. Selain dari potensi bahan baku yang berlimpah, kelapa telah lama dikenal sebagai buah yang memiliki banyak manfaat dari seluruh bagian buah. Semua bagian buah kelapa dapat dimanfatkan dan diolah menjadi produk olahan kelapa mulai dari daging kelapa, tempurung, sabut hingga air kelapa.
Perkembangan teknologi telah menghasilkan berbagai produk olahan dari kelapa yang mampu memberikan nilai tambah yang berarti. Daging kelapa pada awalnya hanya dibuat kopra untuk dijadikan minyak kelapa, kini dengan inovasi teknologi diolah menjadi Virgin Coconut Oil (VCO) yang mempunyai nilai ekonomis yang jauh lebih tinggi (Dewandari et al. 2005). Sabut kelapa dapat diolah menjadi serat sabut, tempurungnya dapat diolah menjadi arang tempurung kelapa, bahkan dengan pengolahan lebih lanjut dapat diproses menjadi arang aktif dan bio-oil yang mempunyai nilai tambah yang jauh lebih tinggi (Demirbas 2000). Bagian kelapa yang potensinya masih kurang mendapat perhatian adalah air kelapa. Air kelapa umumnya diolah menjadi nata de coco, namun karena telah banyak industri yang mengolah nata de coco, produk ini telah mencapai kejenuhan pasar. Tidak semua air kelapa terserap oleh industri nata de coco
karena jumlahnya sangat melimpah. Air kelapa akhirnya banyak yang tidak terpakai dan dibuang begitu saja, terutama air kelapa dari industri pengolahan kopra dan minyak kelapa. Perlu dikembangkan diversifikasi produk air kelapa menjadi produk lain yang mempunyai nilai tambah dengan mempertimbangkan manfaat dari kandungan gizi atau komposisi kimia air kelapa.
Air kelapa mengandung berbagai zat gizi baik makro maupun mikro, seperti karbohidrat, kalium, natrium dan klorida (Chavalittamrong et al. 1982). Air kelapa memiliki berbagai komponen aktif biologis sehingga air kelapa menjadi minuman yang dipercaya di seluruh dunia memiliki banyak manfaat bagi kesehatan. Salah satu penggunaan air kelapa yang dikenal luas adalah sebagai minuman isotonik atau sebagai cairan rehidrasi oral. Air kelapa menunjukkan indeks rehidrasi (Bahri et al. 2012) dan respon konsentrasi glukosa darah (Saat et al. 2002) yang sangat baik jika digunakan sebagai pengganti cairan tubuh setelah berolahraga.
Minuman isotonik adalah produk minuman ringan karbonasi atau non karbonasi untuk meningkatkan kebugaran, yang mengandung gula, asam sitrat, dan mineral (BSN 1998). Selain sebagai penghilang dahaga, minuman isotonik juga dikenal sebagai sports drink atau minuman olahraga yang dikonsumsi atlet atau orang yang sedang berolahraga untuk mempertahankan cairan dan garam tubuh serta memberikan energi karbohidrat ketika melakukan aktivitas.
2
udara, air kelapa akan segera kehilangan hampir semua karakteristik organoleptik dan gizinya, dan mulai mengalami fermentasi. Akibatnya, dalam waktu beberapa jam setelah dikeluarkan dari buahnya, air kelapa akan berubah menjadi lebih keruh dan berwarna kekuningan, rasanya menjadi asam, dan aromanya menjadi tidak enak. Perubahan-perubahan ini terjadi akibat adanya enzim oksidase, yaitu polifenol oksidase dan peroksidase (Duarte et al. 2002; Magalhaes et al. 2005) dan kontaminasi mikroba (Magalhaes et al. 2005).
Masa simpan minuman isotonik dari air kelapa dapat ditingkatkan dengan memastikan semua penyebab kerusakan dapat disingkirkan. Ada beberapa metode yang dapat dilakukan untuk mengawetkan air kelapa. Sebagian besar produksi komersial minuman berbasis air kelapa menggunakan metode pasteurisasi dan teknologi Ultra High Temperature. Namun, pengolahan dengan suhu tinggi menyebabkan kehilangan nilai gizi dan aroma khas air kelapa (Haynes et al. 2004).
Pengolahan air kelapa tanpa suhu tinggi diperkenalkan oleh FAO (2000) yaitu menggunakan membran mikrofiltrasi. Proses tersebut telah dikembangkan lebih lanjut oleh Kailaku et al. (2006) dimana tahap mikrofiltrasi diganti dengan ultrafiltrasi. Hasil penelitian tersebut menghasilkan produk minuman isotonik air kelapa yang belum mengalami kerusakan setelah disimpan selama 3 bulan. Ultrafiltrasi adalah salah satu proses pemisahan menggunakan membran yang bekerja berdasarkan perbedaan tekanan. Karakteristik minuman isotonik yang dihasilkan melalui proses ultrafiltrasi setara dengan minuman isotonik air kelapa yang dihasilkan melalui proses pasteurisasi. Proses ultrafiltrasi dan pasteurisasi sama efektifnya dalam menurunkan aktivitas enzim pada air kelapa (Nakanoet al.
2011).
Teknologi membran mempunyai potensi besar untuk meningkatkan produktivitas dan efisiensi proses produksi minuman isotonik. Namun, masih ada keraguan mengenai efektivitasnya dalam menurunkan aktivitas mikroorganisme. Teknologi ultraviolet merupakan teknologi yang semakin umum digunakan dalam purifikasi dan sterilisasi berbagai bahan seperti air minum, jus buah dan lain-lain. Namun, masih dibutuhkan penelitian-penelitian lebih lanjut pada jenis pangan yang spesifik, khususnya untuk melihat pengaruhnya terhadap nilai gizi dan aspek sensori pangan (Falguera et al. 2011).
Karakteristik dan manfaat minuman isotonik menjadikannya sebagai salah satu produk yang banyak dikonsumsi atlet atau olahragawan, baik amatir maupun profesional di seluruh dunia, termasuk di Indonesia. Atlet memiliki kebutuhan gizi yang khas, salah satunya mengeluarkan lebih banyak energi dan cairan tubuh, karena memiliki aktivitas fisik rutin yang berbeda dengan masyarakat pada umumnya. Selain kebutuhan gizi harian, atlet juga seringkali membutuhkan produk atau bahan makanan/minuman tertentu yang dapat memulihkan kondisi fisiknya dalam waktu cepat. Kalman et al. (2012) membuktikan bahwa air kelapa memberikan manfaat rehidrasi dan pemulihan performa fisik yang setara dengan minuman olahraga yang mengandung karbohidrat dan elektrolit, pada subjek laki-laki setelah berolahraga.
3 rekomendasi asupan cairan khusus untuk meningkatkan pemulihan fisik dan status hidrasinya secara cepat setelah latihan atau pertandingan (Fanina 2014). Minuman isotonik air kelapa berpotensi menjadi pilihan asupan yang alami dan efisien untuk pemulihan performa fisik dan rehidrasi atlet futsal remaja putri.
Perumusan Masalah
Air kelapa merupakan bahan alami yang ideal sebagai bahan baku minuman isotonik. Kendala utama dalam pemanfaatan air kelapa adalah masa simpan yang sangat singkat karena sensitivitas air kelapa setelah buah dibuka. Teknologi membran ultrafiltrasi mampu memisahkan partikel-partikel dari suatu bahan melewati membran dengan prinsip perbedaan tekanan. Prinsip ini meminimalisir perubahan rasa, aroma dan warna yang khas pada air kelapa yang biasanya terjadi pada proses sterilisasi lain. Kombinasi dengan teknologi ultraviolet meningkatkan inaktifasi mikroorganisme yang dapat menurunkan kualitas air kelapa. Kedua teknologi ini membutuhkan energi yang rendah dan diharapkan dapat mempertahankan kandungan gizi dan komposisi kimia alami air kelapa serta karakteristik organoleptiknya. Varietas kelapa yang berbeda dapat memiliki komposisi zat gizi yang berbeda, oleh sebab itu perlu dilakukan pemilihan varietas kelapa yang memiliki karakteristik yang paling sesuai sebagai bahan baku minuman isotonik. Pemanfaatan teknologi ultrafiltrasi dan ultraviolet untuk meningkatkan masa simpan minuman isotonik air kelapa belum diketahui pengaruhnya terhadap kandungan gizi, komposisi kimia alami serta cita rasa dan daya terima air kelapa.
Atlet futsal remaja putri belum mendapatkan rekomendasi asupan cairan rehidrasi khusus. Berbagai hasil penelitian mengenai manfaat air kelapa telah menunjukkan efisiensi air kelapa sebagai minuman isotonik untuk mengembalikan performa fisik dan status hidrasi atlet. Pengaruh minuman isotonik dari air kelapa yang dihasilkan dari proses ultrafiltrasi dan ultraviolet terhadap proses rehidrasi dan pemulihan atlet futsal remaja putri belum pernah diteliti. Selain itu perlu juga diamati penerimaan atlet terhadap produk ini, khususnya berdasarkan volume maksimal yang dapat dikonsumsi atlet setelah latihan serta sensasi yang dirasakan atlet setelah minum.
Tujuan Penelitian
Tujuan Umum
Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh intervensi produk minuman isotonik air kelapa dari proses ultrafiltrasi dan ultraviolet terhadap proses rehidrasi dan pemulihan atlet futsal remaja putri.
Tujuan Khusus
1. Mengidentifikasi varietas kelapa yang menghasilkan air kelapa mendekati standar mutu minuman isotonik.
4
3. Membandingkan kesukaan dan penerimaan panelis terhadap sifat organoleptik produk minuman isotonik air kelapa dengan produk komersial.
4. Mengetahui pengaruh suhu dan lama penyimpanan terhadap mutu produk minuman isotonik air kelapa.
5. Mengetahui penerimaan atlet futsal remaja putri terhadap produk minuman isotonik air kelapa hasil proses ultrafiltrasi dan ultraviolet, minuman isotonik komersial, minuman air kelapa komersial dan air mineral kemasan berdasarkan volume yang diminum dan persepsi subjektif terhadap sensasi yang dirasakan setelah minum.
6. Mempelajari pengaruh intervensi produk minuman isotonik air kelapa hasil proses ultrafiltrasi dan ultraviolet, minuman isotonik komersial, minuman air kelapa komersial dan air mineral kemasan terhadap persen rehidrasi atlet futsal remaja putri dan mengetahui rata-rata indeks rehidrasi produk.
7. Mempelajari pengaruh intervensi produk minuman isotonik air kelapa hasil proses ultrafiltrasi dan ultraviolet, minuman isotonik komersial, minuman air kelapa komersial dan air mineral kemasan terhadap pemulihan atlet futsal remaja putri, yaitu kadar gula darah, tekanan darah dan denyut jantung.
Manfaat Penelitian
Proses ultrafiltrasi dan ultraviolet dalam pengolahan air kelapa merupakan pengembangan teknologi baru untuk industri pengolahan air kelapa sebagai minuman isotonik. Minuman isotonik air kelapa dapat direkomendasikan untuk proses rehidrasi dan pemulihan atlet.
Hipotesis
1. H0= Varietas buah kelapa yang berbeda menghasilkan air kelapa dengan karakteristik fisikokimia dan komposisi gizi yang sama.
H1= Varietas buah kelapa yang berbeda menghasilkan air kelapa dengan karakteristik fisikokimia dan komposisi gizi yang berbeda.
2. H0= Minuman isotonik air kelapa dari proses ultrafiltrasi dan ultraviolet memiliki karakteristik fisikokimia dan komposisi gizi yang sama dibandingkan air kelapa segar.
H1= Minuman isotonik air kelapa dari proses ultrafiltrasi dan ultraviolet memiliki karakteristik fisikokimia dan komposisi gizi yang tidak sama dibandingkan air kelapa segar.
3. H0= Minuman isotonik air kelapa dari proses ultrafiltrasi dan ultraviolet memiliki tingkat kesukaan yang sama dengan produk komersial sejenis. H1= Minuman isotonik air kelapa dari proses ultrafiltrasi dan ultraviolet
5 4. H0= Minuman isotonik air kelapa dari proses ultrafiltrasi dan ultraviolet mendapatkan tingkat penerimaan yang sama dengan produk komersial sejenis dari atlet futsal remaja putri.
H1= Minuman isotonik air kelapa dari proses ultrafiltrasi dan ultraviolet mendapatkan tingkat penerimaan yang tidak sama dengan produk komersial sejenis dari atlet futsal remaja putri.
5. H0= Minuman isotonik air kelapa dari proses ultrafiltrasi dan ultraviolet tidak memiliki pengaruh terhadap rehidrasi dan pemulihan atlet futsal remaja putri.
6
2 KERANGKA PEMIKIRAN
Air kelapa telah lama dikenal memiliki banyak manfaat bagi kesehatan. Komposisi mineralnya yang istimewa dan kandungan gula yang sesuai, membuat air kelapa menjadi cairan isotonik alami. Karakteristik air kelapa menjadikannya minuman rehidrasi yang menyegarkan dan ideal khususnya setelah latihan fisik (Saat et. al 2002). Namun, usaha pengemasan untuk distribusi secara komersial masih sering dianggap sulit. Aktivitas enzim yang terdapat dalam air kelapa menyebabkannya mudah berubah rasa, aroma dan warna segera setelah dikeluarkan dari buah kelapa, selain adanya risiko kontaminasi mikroorganisme. Salah satu cara penanganan air kelapa yang diketahui efektif dalam inaktivasi enzim adalah dengan menggunakan membran ultrafiltrasi (Prades et al 2012), sedangkan inaktivasi mikroorganisme patogen menggunakan ultraviolet semakin banyak digunakan untuk meningkatkan keamanan pangan (Falguera et al. 2011). Minuman isotonik merupakan produk yang sangat lekat dengan atlet dan orang yang rutin melakukan latihan fisik. Pilihan terhadap produk alami semakin dicari seiring dengan meningkatnya kesadaran masyarakat mengenai manfaat produk alami. Salah satu olahraga yang membutuhkan pemulihan dan rehidrasi secara cepat adalah futsal. Netic Ladies Futsal Club memiliki atlet futsal putri yang berprestasi. Saat ini tim futsal putri belum mendapatkan rekomendasi asupan sebagai cairan rehidrasi (Fanina 2014). Minuman isotonik air kelapa hasil proses ultrafiltrasi dan ultraviolet diharapkan dapat membantu rehidrasi dan pemulihan tim ini dalam periode rehidrasi selama 2 jam. Kerangka pemikiran penelitian disajikan pada Gambar 1.
7
3 TINJAUAN PUSTAKA
Air Kelapa
Air kelapa merupakan bagian yang penting pada proses pematangan buah dan perkecambahan, dimana selama proses tersebut komposisi karbohidratnya akan berubah. Semula hanya terdapat sedikit gula pereduksi dan konsentrasinya terus meningkat, kemudian selama proses penuaan akan terbentuk sukrosa sedangkan konsentrasi gula pereduksi menurun (Banzon dan Velasco 1982).
Air kelapa segar limbah pengolahan buah kelapa umumnya hanya dibuang atau diberikan kepada hewan ternak, padahal banyak potensi air kelapa yang dapat dimanfaatkan melalui proses pengolahan, misalnya sebagai asam cuka, alkohol, minuman anggur dan cairan infus. Pengolahan air kelapa di Indonesia masih terbatas hanya sebagai bahan baku minuman segar air kelapa muda dan media pembuatan nata de coco, sementara di negara lain, misalnya Filipina, pengolahan produk pangan dari air kelapa telah dikembangkan menjadi minuman, jelly, alkohol, dekstran, cuka, dan nata de coco (Hariyadi 2002).
Tabel 1 Komposisi dan sifat fisikokimia air kelapa berdasarkan usia buah kelapa Komposisi/
Sifat Fisikokimia* 5-6 bulan 8-9 bulan > 12 bulan Volume air (ml) 684 + 27.00a 518 + 14.20b 332 + 19.90c
*Data dituliskan sebagai rataan (mean) + standar deviasi (n = 3). Rataan yang diikuti dengan huruf yang sama pada baris yang sama menunjukkan tidak berbeda nyata secara statistik pada selang
kepercayaan 95%. Sumber: Tan et al. (2014).
8
(Anurag dan Rajamohan 2003; Loki dan Rajamohan 2003; Sandhya dan Rajamohan 2008; Bhagya et al. 2010; Prathapandan Rajamohan 2011; Preetha et al. 2012).
Penelitian lainnya melaporkan bahwa air kelapa dapat digunakan sebagai cairan infus (Campbell-Falck et al. 2000), atau cairan pengganti elektrolit tubuh (Kuberski et al.1979; Chavalittamrong et al. 1982). Kandungannya yang khas membuat air kelapa dapat digunakan sebagai minuman rehidrasi oral untuk menggantikan kehilangan cairan dari saluran pencenaan pada pasien dengan dehidrasi berat akibat diare (Chavalittamrong et al. 1982; Adams dan Bratt 1992) dan pengganti cairan tubuh untuk rehidrasi atlet setelah olahraga (Bahri et al.
2012; Kalman et al. 2012; Saat et al. 2002).
Air kelapa mengalami perubahan komposisi zat gizi seiring dengan proses pematangan buah (Tabel 1). Perubahan kandungan gula dapat disebabkan oleh pembentukan sukrosa dari fruktosa dan glukosa (Tan et al. 2014). Sementara itu, perbedaan kandungan mineral dapat dipengaruhi oleh pengaruh pemupukan (Solangi dan Iqbal 2011).
Teknologi Pengolahan Air Kelapa
Daya tarik air kelapa sebagai minuman yang memiliki banyak manfaat dan cita rasa yang nikmat mendorong banyak usaha pengolahan untuk tujuan komersialisasi. Berbagai teknologi pengolahan dikembangkan untuk meningkatkan daya tahannya sehingga dapat didistribusikan ke berbagai wilayah dan disimpan dalam waktu yang cukup lama.
Enzim polifenol oksidase dan peroksidase dalam air kelapa menyebabkan perubahan warna, kejernihan, rasa dan aroma air kelapa (Duarte et al. 2002; Magalhaes et al. 2005). Kedua enzim ini bereaksi dengan oksigen begitu air kelapa mengalami kontak dengan udara segera setelah buah dibuka. Reaksi ini akan menyebabkan perubahan sifat-sifat khusus air kelapa, seperti nilai nutrisi, warna dan aroma (Campos et al. 1996). Selain itu, perubahan rasa, warna dan nilai gizi air kelapa juga dapat terjadi akibat kontaminasi oleh mikroba (Magalhaes et al. 2005).
Air kelapa memiliki pH 4.8-5.2 sehingga tergolong dalam kategori produk dengan keasaman rendah. Food and Drug Administration (FDA) menganjurkan agar produk makanan dengan kadar keasaman rendah disterilisasi dengan cara pemanasan pada suhu 115-125oC. Sterilisasi dengan suhu di atas 100oC dapat mematikan semua mikroba, namun akan menyebabkan kehilangan sebagian gizi dan hampir semua aroma khas air kelapa (Haynes et. al 2004). Proses termal juga tidak dapat mendeaktifasi enzim oksidase, sehingga produk yang dihasilkan akan mengalami proses degradasi enzimatik. Matsui et al. (2007) melaporkan bahwa deaktifasi menggunakan panas microwave masih menyisakan keaktifan polifenol oksidase dan peroksidase sebesar 3-30%.
9 Kekurangan lain dari proses pembekuan adalah mahalnya biaya operasi dan penyimpanan jika diterapkan pada skala industri.
Dosualdo (2003) melaporkan bahwa kondisi optimum deaktifasi enzim polifenol oksidase dan peroksidase dari air kelapa dengan menggunakan homogenizer tekanan tinggi dicapai pada tekanan 300 Mpa, yaitu inaktifasi sebesar 48 persen untuk polifenol oksidase dan 42 persen untuk peroksidase. Tekanan yang lebih rendah juga digunakan dengan menggunakan gas CO2 bertekanan sampai 34.5 Mpa (Damar 2006). Kekurangan dari dua cara ini adalah diperlukannya investasi tinggi untuk peralatan karena penggunaan tekanan sangat tinggi, sementara enzim hasil deaktifasi masih memiliki tingkat keaktifan yang cukup tinggi.
Teknologi Ultrafiltrasi dan Ultraviolet
Teknologi Ultrafiltrasi
Filtrasi diartikan sebagai pemisahan material dengan mengalirkan umpan melalui membran sehingga molekul yang berukuran lebih besar akan tertahan pada permukaan membran yang berukuran lebih kecil. Teknologi membran telah banyak digunakan dalam berbagai bidang, antara lain bioteknologi, farmasi, makanan dan minuman serta pemisahan gas. Pemisahan yang dilakukan pada bidang teknologi pangan contohnya adalah untuk sterilisasi dan menstabilkan filtrat anggur, sari buah, dan bir (Ashurst 2005).
Keunggulan teknologi membran antara lain: (1) biaya modal lebih rendah dibandingkan dengan teknologi pemisahan konvensional, (2) biaya operasi lebih rendah dibandingkan dengan proses sentrifugasi, (3) peningkatan skala (scale up) relatif mudah dan cepat, (4) merupakan pemisahan yang bersih dan sedikit menimbulkan kerusak an produk. Teknologi membran membutuhkan energi yang rendah karena merupakan teknologi sterilisasi dingin. Desain modul membran sangat sederhana, kompak, mudah dioperasikan dan tidak banyak membutuhkan peralatan tambahan. Sifat modular yang dimiliki proses berbasis membran ultrafiltrasi membuat peningkatan skala proses dapat dengan mudah dilakukan (Fellows 2000).
Usaha peningkatan ketahanan air kelapa selama disimpan dapat dilakukan dengan penyisihan mikroba dan enzim (bukan deaktifasi). FAO telah mempatenkan proses filtrasi air kelapa secara bertahap, yaitu filtrasi kasar untuk menghilangkan padatan dan partikulat yang terikut dalam air kelapa dan mikrofiltrasi untuk menghilangkan resin yang bertujuan untuk meningkatkan stabilitas produk (FAO 2007).
Proses mikrofiltrasi tidak menghentikan perubahan warna menjadi merah muda pada air kelapa dari varietas tertentu saat penyimpanan. Air kelapa dari kelapa varietas Dwarf (Genjah) berubah warna menjadi merah muda setelah disimpan di suhu ruang selama 50 jam dan 2 hari setelah penyimpanan di suhu 9-100C. Namun, air kelapa dari varietas Tall (Dalam) tidak mengalami perubahan ini (Satin dan Amoriggi 1998).
10
bahwa teknologi ultrafiltrasi mampu menyisihkan enzim polifenol oksidase dan peroksidase dengan baik.
Ultrafiltrasi adalah salah satu proses pemisahan menggunakan membran yang bekerja berdasarkan perbedaan tekanan. Perbedaan tekanan ini menyebabkan terjadinya perpindahan partikel terlarut atau partikel pelarut melewati membran sehingga terjadi pemisahan. Koloid, partikulat dan spesi terlarut dengan berat molekul tinggi akan ditahan oleh membran, sehingga ultrafiltrasi dapat digunakan sebagai alat untuk melakukan pemurnian, pemekatan atau penyaringan. Prinsip teknologi membran adalah dengan melewatkan air kelapa melalui filter yang terbuat dari porselin atau gel poliakrilik. Filter akan mampu menahan semua mikroorganisme dan sporanya dan menghasilkan air kelapa steril. Tanpa penggunaan suhu tinggi, air kelapa steril yang dihasilkan mempunyai aroma dan cita rasa yang tetap segar. Filtrasi dengan membran filter ukuran 100-1000 nm (mikrofiltrasi) dapat menghilangkan beberapa bakteri dan spora. Ultrafiltrasi merupakan proses berbasis membran yang terletak antara nanofiltrasi (1-10 nm) dan mikrofiltrasi (100nm-1µm). Membran ultrafiltrasi memiliki ukuran pori 10 nm sampai 100 nm sehingga diharapkan dapat menghilangkan bakteri koliform, virus dan patogen. Bakteri koliform, virus dan patogen umumnya berukuran kurang lebih 200 nm (Clement 2010).
Karakteristik minuman isotonik yang dihasilkan melalui proses ultrafiltrasi setara dengan minuman isotonik air kelapa yang dihasilkan melalui proses pasteurisasi (Tabel 2). Proses ultrafiltrasi dan pasteurisasi sama efektifnya dalam menurunkan aktivitas enzim pada air kelapa (Nakano et al. 2011).
Tabel 2 Karakteristik air kelapa segar, air kelapa setelah proses ultrafiltrasi dan setelah proses pasteurisasi
Parameter Segar Ultrafiltrasi Pasteurisasi
Padatan terlarut (oBrix) 5.600 5.000 5.200
Ph 4.890 4.860 4.890
Keasaman (g/100 g) 0.060 0.050 0.050
Total fenol(mg/100 g) 3.650 1.090 1.330
Aktivitas peroksidase (U/ml) 0.320 0.002 0.002 Aktivitas polifenol oksidase (U/ml) 0.649 0.026 0.026
Sumber: Nakano et al. (2011)
Perubahan warna enzimatik dapat dicegah dengan menggunakan ultrafiltrasi segera setelah mikrofiltrasi untuk menghilangkan enzim polifenol oksidase dan peroksidase dari air kelapa. Ultrafiltrasi mampu menahan 92 persen aktivitas enzim polifenol oksidase dan 91 persen aktivitas enzim peroksidase (Diop 2005). Berbagai penelitian menunjukkan bahwa aktivitas enzim polifenol oksidase dapat diturunkan secara signifikan dan aktivitas enzim peroksidase tidak terdeteksi (Jayanti et al. 2010).
11 Teknologi Ultraviolet
Teknologi ultraviolet merupakan teknologi yang semakin umum digunakan dalam purifikasi dan sterilisasi berbagai bahan seperti air minum, jus buah dan lain-lain. Berbagai penelitian membuktikan efektivitas ultraviolet dalam inaktivasi berbagai mikroorganisme termasuk E. coli (Crawford et al. 2005; Falguera et al. 2011; Tran dan Farid 2004; Wright et al. 2000).
Efektivitas radiasi ultraviolet (UV) dalam perlakuan bahan berbentuk cairan dipengaruhi oleh karakteristik cairan yang diiradiasi. Sinar UV memiliki daya penetrasi yang tidak terlalu tinggi, air akan lebih mudah dipenetrasi oleh UV dibandingkan cairan pekat seperti larutan sukrosa 10 persen (Falguera et al. 2011).
Iradiasi UV dapat digunakan sebagai perlakuan disifektan untuk mengurangi jumlah mikroba dalam makanan (Tran dan Farid 2004). Sinar UV mempengaruhi DNA bakteri, virus, fungi dan mikroorganisme lain yang terekspos, sehingga mencegah reproduksinya (Hijnen et al. 2006).
Teknologi ultraviolet untuk meningkatkan keamanan pangan semakin meningkat, namun masih membutuhkan penelitian-penelitian lebih lanjut pada jenis pangan yang spesifik, khususnya untuk melihat pengaruhnya terhadap nilai gizi dan aspek sensori pangan (Falguera et al. 2011).
Minuman Isotonik
Aktivitas fisik berat atau olahraga berat dapat meningkatkan kebutuhan mineral tubuh. Hal ini disebabkan oleh hilangnya sebagian besar mineral bersama keringat. Banyak mineral yang hilang melalui keringat tersebut menimbulkan pemikiran bahwa suplemen mineral diperlukan saat tubuh banyak mengeluarkan keringat. Hal ini juga yang menjadi alasan untuk menambahkan mineral tertentu (natrium, kalium, kalsium dan magnesium) ke dalam minuman olahraga yang ditujukan untuk dikonsumsi setelah olahraga (Kubli et. al 2002).
Mineral merupakan bagian dari tubuh dan memegang peranan penting dalam pemeliharaan fungsi tubuh, baik pada tingkat sel, jaringan, organ maupun fungsi tubuh secara keseluruhan. Mineral juga berperan dalam berbagai tahap metabolisme, terutama sebagai kofaktor dalam aktivitas berbagai enzim. Keseimbangan ion-ion mineral di dalam cairan tubuh diperlukan untuk pemeliharaan keseimbangan asam basa, membantu transfer ikatan penting melalui membran sel dan pemeliharaan kepekaan otot dan saraf terhadap rangsangan (Almatsier 2001).
Cairan tubuh yang banyak hilang selama berolahraga dapat segera digantikan dengan mengkonsumsi minuman isotonik yang banyak mengandung energi dan mineral. Minuman isotonik juga baik dikonsumsi pada saat mengalami dehidrasi akibat diare karena fungsinya sama dengan oralit (Murray dan Stofan 2001).
12
dengan darah sehingga dapat cepat diserap tubuh dan secara cepat mengganti cairan dan ion dalam tubuh yang hilang karena berkeringat.
Minuman isotonik atau sering juga disebut sebagai sports drink memiliki berbagai manfaat bagi tubuh, antara lain: mendorong konsumsi cairan secara spontan, menstimulasi penyerapan cairan secara cepat, menyediakan karbohidrat untuk meningkatkan performa, menambah respon fisiologis, dan untuk rehidrasi yang cepat. Kandungan karbohidrat dalam minuman isotonik mampu mempertahankan energi tubuh (Murray dan Stofan 2001).
Berdasarkan syarat mutu minuman isotonik (Tabel 3), hal-hal yang menentukan mutu minuman isotonik diantaranya adalah kandungan gula sebagai sumber karbohidrat dan elektrolit. Karbohidrat dalam minuman isotonik berfungsi untuk meningkatkan performa atlet setelah olahraga. Selain itu, karakter organoleptiknya memberikan keseimbangan cita rasa dan kemanisan yang dapat menstimulasi dorongan untuk mengkonsumsi cairan secara spontan. Jenis karbohidrat yang umum digunakan dalam produk minuman isotonik antara lain sukrosa, glukosa, fruktosa, maltosa dan maltodekstrin (Murray dan Stofan 2001).
Tabel 3 Karakteristik dan sebagian syarat mutu minuman isotonik Komponen FAO (2000) Gaaniyati (2011)a SNI (1998)b
Data dalam rataan + standar deviasi dari 10 produk minuman berbasis air isotonik komersial. b
Persyaratan Mutu Minuman Isotonik berdasarkan SNI 01-4452-1998.
13 merupakan senyawa-senyawa non radikal seperti hidrogen peroksida, oksigen tunggal, asam hipoklorit dan ozon, dan sebagian lainnya merupakan radikal bebas seperti hidroksil, superoksida, oksida nitrat dan peroksil lipid. Senyawa oksigen reaktif dalam jumlah normal dapat bermanfaat bagi tubuh, misalnya untuk membunuh mikrobia patogen dan mengatur pertumbuhan sel. Namun apabila jumlahnya berlebihan dan pertahanan antioksidan tubuh kurang memadai, maka akan menyebabkan stres oksidatif atau kerusakan jaringan-jaringan tubuh. Stres oksidatif dapat terjadi terutama pada jaringan otot yang digerakkan selama berolahraga, sehingga sangat baik bagi atlet jika mengkonsumsi cairan yang mengandung antioksidan (Murray dan Stofan 2001).
Atlet Futsal Remaja Putri
Remaja didefinisikan sebagai periode dalam hidup pada usia antara 11 sampai 21 tahun. Perubahan biologis, emosional, sosial dan kognitif semakin tajam pada masa ini, dimana seorang anak berkembang menjadi orang dewasa. Kematangan fisik, emosi dan kognitif tercapai pada masa remaja (Brown 2011).
Perubahan biologis, psikososial dan kognitif pada remaja memiliki pengaruh langsung terhadap status gizi. pertumbuhan dan perkembangan fisik yang dramatis yang dialami remaja meningkatkan kebutuhan mereka akan energi, protein, vitamin dan mineral. Usaha untuk mandiri dan bebas yang seringkali ditemui pada kalangan remaja sebagai salah satu perkembangan psikososialnya, sering mengarah pada kebiasaan makan yang membahayakan kesehatan, misalnya diet berlebihan, melewatkan waktu makan, menggunakan suplemen dan lain-lain (Brown 2011).
Di sisi lain, kondisi yang sering ditemui pada remaja adalah kelebihan berat badan dan obesitas. Situasi lingkungan dan interpersonal tertentu dapat mengurangi kesempatan dan keinginan remaja untuk melakukan aktivitas fisik. Remaja yang mengalami kelebihan berat badan dan obesitas kemudian akan menghadapi lebih banyak tantangan untuk beraktivitas fisik, selain karena kelelahan dan ketidaknyamanan secara fisik, juga hambatan lain seperti rendahnya rasa percaya diri, keadaan psikososial yang rentan, dan lain-lain (Stankov et al. 2012).
Futsal adalah permainan varian dari sepakbola yang terdiri dari lima pemain dalam setiap tim. Permainan ini dikukuhkan oleh FIFA pada tahun 1988. Pertandingan futsal dunia telah diadakan secara rutin sejak awal 1980an oleh berbagai lembaga. Juara pertama dunia saat ini adalah Brazil (2012), dan negara lain yang unggul antara lain Spanyol, Rusia, Argentina dan Portugis. Popularitas futsal pada tahun-tahun terakhir meningkat secara signifikan (Burdukieicz et al. 2014).
14
terbatas (sedangkan dalam pertandingan sepakbola selama 90 menit hanya diperbolehkan tiga kali pergantian pemain), sehingga pemain futsal menghabiskan waktu lebih sedikit dalam pertandingan dan menempuh lebih sedikit jarak (kilometer) dibandingkan pemain sepakbola (Dogramaci et al. 2011). Hasilnya, spesifisitas futsal termanifestasi dalam perbedaannya pada fungsi paru-paru (Erceg et al. 2013).
Keikutsertaan dalam kegiatan olahraga sangat penting bagi remaja. Kegiatan ini mengajarkan pelajaran-pelajaran seperti kemampuan kepemimpinan dan dinamika kelompok yang akan bermanfaat di kehidupan mereka kemudian hari. Partisipasi dalam kegiatan olahraga mendorong remaja untuk menjaga kebugaran fisik, yang saat ini semakin tampak penting mengingat terus meningkatnya insiden obesitas pada anak dan remaja (Metzl 2001).
Konsumsi minuman olahraga (sports drinks) dapat bermanfaat bagi atlet anak-anak dan remaja. Anak-anak dan remaja yang aktif secara fisik dan orangtuanya seringkali tidak menyadari adanya kebutuhan khusus terhadap cairan dan zat gizi sesuai olahraga yang dilakukan. Minuman olahraga memiliki peran yang spesifik dan penting dalam diet atlet muda yang melakukan aktivitas olahraga berat dalam waktu lama, terutama untuk rehidrasi dan menggantikan karbohidrat, elektrolit dan cairan tubuh yang hilang selama olahraga (Rodriguez
et al. 2009).
Rehidrasi Setelah Olahraga
Selama berolahraga, penguapan merupakan mekanisme utama untuk pembuangan panas tubuh. Penguapan keringat dari permukaan kulit membantu tubuh meregulasi suhu inti. Jika tubuh tidak cukup menguapkan keringat dari permukaan kulit, maka suhu inti tubuh dapat meningkat dengan cepat. Efek samping berkeringat adalah hilangnya cairan dari cadangan terbatas di dalam tubuh, dimana jumlah kehilangan tergantung pada intensitas olahraga, perbedaan individual, kondisi lingkungan, status aklimatisasi, pakaian, dan status hidrasi awal (Casa et al. 2000).
Dehidrasi 1 sampai 2 persen berat badan dapat mulai membahayakan fungsi fisiologis dan mempengaruhi performa secara negatif. Dehidrasi lebih dari 3 persen berat badan akan lebih mengganggu fungsi fisiologis dan meningkatkan risiko keluhan sakit akibat panas. Tingkat dehidrasi ini umum di dunia olahraga, dapat terjadi hanya dalam waktu satu jam berolahraga atau bahkan lebih cepat jika atlet memulai olahraga dalam keadaan dehidrasi (Casa et al. 2000).
15 Hidrasi setelah olahraga harus bertujuan untuk menggantikan cairan yang hilang yang terakumulasi selama latihan atau pertandingan. Rehidrasi sebaiknya tercapai dalam waktu 2 jam setelah olahraga. Cairan rehidrasi harus mengandung air untuk mengembalikan status hidrasi, karbohidrat untuk mengisi kembali cadangan glikogen, dan elektrolit untuk mempercepat proses rehidrasi. Tujuan utama rehidrasi adalah untuk mengembalikan fungsi fisiologis. Suhu cairan dapat mempengaruhi jumlah cairan yang diminum, suhu minuman yang direkomendasikan adalah 10o-15oC (Casa et al. 2000). Penggantian cairan adalah komponen vital dalam pemulihan setelah latihan. Air dan elektrolit yang hilang melalui keringat harus segera digantikan secepat mungkin untuk memastikan atlet siap untuk latihan berikutnya (Josephson 2003).
Penentuan status dehidrasi dapat dilakukan dengan mengukur berbagai penanda. Salah satu penanda yang umum digunakan adalah pengukuran perubahan massa tubuh. Tubuh manusia mempertahankan cadangan total cairan tubuh yang relatif stabil, walaupun ada faktor yang mempengaruhi kebutuhan air (misalnya iklim, aktivitas, dan bahan terlarut dalam diet) (Greenleaf 1992). Oleh sebab itu, perubahan yang akut pada massa tubuh dapat digunakan sebagai pengukuran yang akurat untuk menilai tingkat dehidrasi seseorang, baik pada dunia klinik maupun olahraga (Cheuvront dan Sawka 2005). Penilaian dehidrasi terbaik dalam kondisi dinamis salah satunya menggunakan pengukuran massa tubuh (Cheuvront et al. 2010).
Penentuan status rehidrasi setelah olahraga dapat dilakukan dengan menghitung persen rehidrasi dan indeks rehidrasi. Persen rehidrasi adalah persentase kehilangan berat badan yang didapatkan kembali dan digunakan sebagai indeks rehidrasi seluruh tubuh. Persen rehidrasi menunjukkan jumlah cairan yang telah diminum, yang ditahan oleh tubuh di akhir periode rehidrasi selama 2 jam (Gonzales-Alonso et al. 1992). Indeks rehidrasi adalah ukuran yang menunjukkan indikasi berapa banyak cairan yang telah diminum, yang digunakan untuk pengembalian berat badan (Mitchell et al. 1994).
Pemulihan Setelah Olahraga
Saat tubuh melakukan latihan, tubuh akan beradaptasi dengan menyimpan lebih banyak glikogen sebagai sumber bahan bakar utama. Proses adaptasi ini memungkinkan seorang atlet melakukan sesi latihan yang berat lagi dan lebih siap dengan memiliki cadangan bahan bakar. Hal ini menjelaskan pentingnya untuk mengembalikan zat gizi esensial segera setelah olahraga ketika cadangan tubuh telah digunakan dan habis. Jika seorang atlet tidak pulih dengan baik, maka ia tidak akan siap untuk melakukan sesi latihan berikutnya dengan baik (Josephson 2003).
16
Minuman yang mengandung 6-8 persen karbohidrat dapat mempertahankan konsentrasi glukosa darah yang cukup dan membantu mendorong tingkat pemulihan yang tinggi. Karbohidrat, vitamin dan mineral memiliki peran yang penting dalam pemulihan. Karbohidrat adalah zat gizi yang esensial dalam membangun kembali sel otot, dan untuk mendorong produksi dan pelepasan insulin dari pankreas. Insulin adalah hormon anabolik yang memiliki dampak positif pada sintesis protein di otot, dan cenderung menekan pemecahan protein. Sel otot sangat reseptif terhadap insulin, dimana hormon ini berfungsi mengangkut glukosa dan asam amino melalui aliran darah menuju sel otot. Mengonsumsi karbohidrat dalam 30 menit setelah olahraga dapat mensintesis glikogen dua kali lebih banyak dibandingkan jika atlet menunda beberapa jam kemudian. Karbohidrat yang dikonsumsi tersebut memberikan bahan bakar pada otot yang dilatih, yang dibutuhkan untuk mempercepat proses pemulihan (Josephson 2003). Pemberian cairan rehidrasi yang mengandung karbohidrat dapat membantu mengembalikan konsentrasi glukosa darah atlet dalam periode rehidrasi selama dua jam (Saat et al. 2002).
Glukosa darah perlu dipertahankan untuk mencegah kelelahan parah setelah berolahraga akibat hipoglikemia, dengan gejala pusing yang akan mengganggu performa atlet. Glukosa darah lebih berpengaruh terhadap olahraga jangka panjang dan olahraga dengan beberapa periode (Bahri et al. 2012).
Keseimbangan cairan selama latihan merupakan hal yang penting untuk mengoptimalkan fungsi kardiovaskuler dan pengaturan suhu tubuh. Saat latihan, air dialirkan dari plasma ke dalam usus dan ruang intraselular. Penurunan volume plasma dalam tubuh akan meningkatkan denyut jantung, tekanan darah dan suhu tubuh. Perubahan tersebut akan mengalami pemulihan setelah fase istirahat, dimana lama periode pemulihan tergantung pada kondisi atlet dan tercapainya keseimbangan cairan di dalam tubuh (Kenney et al. 2015).
Tekanan darah adalah kekuatan yang dimiliki oleh darah untuk melawan dinding pembuluh darah. Tekanan darah ada dua jenis yaitu tekanan darah sistolik yang merupakan tekanan pada saat jantung memompa darah ke arteri dan tekanan darah diastolik yang merupakan tekanan dimana jantung istirahat memompa dan darah mengalir kembali ke jantung. Faktor utama yang mempengaruhi perubahan tekanan darah yaitu volume darah dalam sirkulasi dan hambatan terhadap tekanan darah. Saat berolahraga terjadi pengeluaran keringat yang berlebih sehingga meningkatkan osmolalitas plasma dan kepadatan volume darah, serta peningkatan denyut jantung dan tekanan darah. Pemberian cairan yang dapat diserap dengan efektif oleh tubuh akan menurunkan kepadatan volume darah dan dengan demikian akan memulihkan tekanan darah (Williams 2007).
Denyut jantung menjadi kencang saat berolahraga sebagai respon jantung pada aktivitas olahraga, namun setelah berlatih selama beberapa waktu denyut jantung akan menjadi stabil karena kekuatan otot jantung bertambah untuk memompakan darah. Semakin berat aktivitas fisik yang dilakukan maka semakin besar kebutuhan oksigen di dalam tubuh, sehingga jantung akan bekerja lebih untuk memenuhi kebutuhan oksigen yang meningkat. Seringnya jantung diberi beban latihan yang terus menerus akan menyebabkan otot jantung beradaptasi dan meningkat kinerja atau kekuatannya untuk memompa darah (Wahe 2014).
17 dengan umur yang sama, baik saat istirahat maupun saat latihan. Jika intensitas latihan mencapai 40-50 persen dari konsumsi oksigen maksimal, denyut jantung dapat mencapai 110-120 denyut per menit. Perempuan memiliki volume isi sekuncup lebih rendah daripada laki-laki, karena memang volume jantung perempuan lebih kecil dibandingkan volume jantung laki-laki (Wahe 2014).
18
4 METODE PENELITIAN
Waktu dan Tempat Penelitian
Pengembangan produk minuman isotonik dari air kelapa serta karakterisasi dan analisis fisikokimia dilakukan di Laboratorium Pengembangan dan Laboratorium Analisis Pangan, Balai Besar Litbang Pascapanen Pertanian, Bogor. Intervensi konsumsi minuman isotonik air kelapa kepada atlet futsal remaja putri dilakukan di SMPN 3 Cibinong, Bogor. Penelitian dilakukan mulai bulan Desember 2014 sampai Juni 2015.
Desain dan Prosedur Penelitian
Penelitian ini terdiri dari dua kelompok studi yaitu (1) pengembangan produk minuman isotonik dari air kelapa dengan proses ultrafiltrasi dan ultraviolet, dan (2) studi pengaruh intervensi minuman isotonik terhadap rehidrasi dan pemulihan atlet futsal remaja putri. Ethical approval untuk penelitian ini didapat dari Komisi Etik Fakultas Kedokteran Universitas Indonesia No: 169/UN2.F1/ETIK/2015.
Pengembangan Produk Minuman Isotonik dari Air Kelapa dengan Proses Ultrafiltrasi dan Ultraviolet
a. Eksplorasi varietas buah kelapa
Buah kelapa yang banyak tersedia di Indonesia serta umum dikonsumsi masyarakat adalah buah kelapa Dalam, kelapa Genjah dan kelapa Hibrida. Eksplorasi karakteristik dilakukan dengan menggunakan air kelapa yang berasal dari varietas-varietas kelapa yang ada di Kebun Percobaan Pakuwon-Sukabumi, Balai Penelitian Tanaman Industri, Badan Litbang Pertanian, Kementerian Pertanian. Usia buah kelapa yang dipilih adalah 8-9 bulan untuk mendekati syarat mutu produk minuman isotonik (Tan et al. 2014). Hasil karakterisasi digunakan untuk memilih varietas yang paling sesuai sebagai bahan baku minuman isotonik. b. Pengembangan Produk Minuman Isotonik
Pengembangan minuman isotonik dari air kelapa dilakukan dengan proses filtrasi menggunakan membran ultrafiltrasi dan sinar ultraviolet. Karakteristik produk akhir kemudian dibandingkan dengan karakteristik bahan baku.
c. Penyimpanan dan pendugaan daya simpan
Pengaruh penyimpanan terbatas diamati sebanyak sembilan kali selama masa penyimpanan yaitu 19 hari. Penyimpanan dilakukan dalam ruangan dengan pengaturan suhu, pada tiga suhu, yaitu 8, 13 dan 250C. Sampel dikemas dengan kemasan botol plastik polietilen berukuran individual (250 ml).
d. Uji Organoleptik (Soekarto, 1981)
19 komersial dan air kelapa segar. Selanjutnya panelis memberikan tanggapan pribadinya mengenai mutu hedonik dan kesukaan terhadap produk minuman isotonik air kelapa. Panelis terdiri dari 20 orang panelis semi terlatih yang familiar dengan minuman air kelapa alami.
Studi Pengaruh Intervensi Minuman Isotonik terhadap Rehidrasi dan Pemulihan Tim Futsal Remaja Putri
a. Pengukuran kehilangan keringat dan penentuan volume cairan rehidrasi Sebelum intervensi, dilakukan pengukuran sweat loss
(pengeluaran/kehilangan keringat) pada 21 orang atlet futsal remaja putri. Rata-rata kehilangan keringat kemudian digunakan sebagai dasar untuk menentukan volume pemberian cairan rehidrasi. Kondisi lingkungan yaitu suhu dan kelembaban saat latihan dicatat.
Gambar 2 Tahapan intervensi produk
b. Pengukuran tingkat intensitas latihan
20
c. Pengukuran pengaruh jenis minuman terhadap volume dan sensasi setelah minum
Pengaruh jenis minuman terhadap volume minum dinilai dengan mengukur sisa minuman yang tidak habis diminum subjek. Sensasi setelah minum diukur setelah subjek selesai minum cairan rehidrasi yang diberikan.
d. Penilaian pengaruh intervensi minuman terhadap rehidrasi dan pemulihan
Penelitian ini dilakukan dengan desain cross-over, randomized single blind. Perlakuan yang diberikan secara berurutan antara lain minuman isotonik air kelapa hasil proses ultrafiltrasi dan ultraviolet, minuman isotonik komersial, minuman air kelapa komersial dan air mineral kemasan dengan periode washout 1 minggu (Gambar 2). Setiap pertemuan, seluruh subjek diberikan satu jenis cairan rehidrasi yang sama. Keempat cairan rehidrasi yang berbeda diberikan secara bergiliran dalam empat pertemuan. Subjek diminta untuk tidak mengonsumsi makanan atau minuman yang mengandung kafein 24 jam sebelum intervensi karena memiliki sifat ergogenik yang dapat mempengaruhi tekanan darah dan denyut jantung.
Gambar 3 Prosedur intervensi dan pengukuran (modifikasi Saat et al. 2002)
Prosedur pemberian intervensi dan pengukuran variabel dilakukan dengan modifikasi prosedur berdasarkan Saat et al. (2002). Setiap anggota tim akan mengikuti latihan sesuai prosedur reguler yang diterapkan oleh pelatih tim. Subjek diminta untuk minum 200 ml air putih 20 menit sebelum latihan dimulai agar status hidrasinya cukup baik. Subjek juga diminta untuk buang air kecil sebelum latihan agar pengukuran status hidrasi sebelum dan sesudah latihan lebih sederhana dan akurat (Casa et al 2000).
21 rehidrasi dan pemulihan. 30 menit setelah latihan selesai, periode rehidrasi dimulai dengan diberikannya cairan rehidrasi secara bertahap. Cairan rehidrasi selesai diberikan 3 x 30 menit pertama periode rehidrasi dan periode rehidrasi diteruskan hingga menit ke 120. Pengukuran rehidrasi dan pemulihan kembali dilakukan setelah periode rehidrasi selesai (Gambar 3).
Jumlah dan Cara Pemilihan Subjek
Subjek penelitian ini adalah anggota tim futsal remaja putri Netic Ladies Futsal Club (LFC). Kriteria eksklusi penelitian ini adalah atlet yang sedang sakit atau dalam masa penyembuhan, mengikuti tim futsal putri Netic LFC kurang dari 1 bulan, tidak mengikuti kegiatan latihan secara penuh pada hari pemberian intervensi dan tidak menyukai atau pernah mengalami intoleransi pada air kelapa.
Perhitungan jumlah subjek pada penelitian ini menggunakan data jumlah subjek dan standar deviasi pengukuran indeks rehidrasi pada penelitian sebelumnya yang telah dilakukan oleh Bahri et al. (2012) mengenai pengaruh konsumsi air kelapa terhadap rehidrasi subjek setelah berolahraga. Penelitian tersebut menggunakan 20 orang subjek (n) untuk masing-masing kelompok perlakuan. Hasil penelitian menunjukkan bahwa indeks rehidrasi pada kelompok air kelapa yang ditambah gula adalah 2.4+0.45 (µ±SD) dan minuman karbohidrat-elektrolit komersial adalah 2.14±0.38 (µ±SD). Selisih rata-rata indeks rehidrasi adalah 0.26 (d). Menggunakan hasil dari penelitian tersebut, maka perhitungan subjek pada penelitian ini adalah sebagai berikut,
� = − � +− + − �−
� = − −. ++ −− . = .
maka jumlah subjek dengan α=5%, power test = 95% dan d=0.26,
= ( ∝+ �) �
= . + , .
. = , orang~ orang
Antisipasi dropout adalah 10%, sehingga jumlah subjek yang digunakan adalah 14 orang per kelompok perlakuan. Percobaan klinis yang meneliti pengaruh minuman air kelapa pada rehidrasi dan pemulihan dapat menggunakan 8-20 orang responden (Bahri et al. 2012, Kalman et al. 2012, Saat et al. 2002).
Jenis dan Cara Pengumpulan Data
