2
II. TINJAUAN PUSTAKA
A. SPHERIFICATION
Spherification adalah suatu teknik yang mempertemukan antara bahan natrium alginat dengan
kalsium klorida sehingga dihasilkan produk berbentuk bulatan dengan bagian luar permukaan berbentuk gel dan bagian dalamnya berbentuk cair. Spherification merupakan proses tanpa pemanasan. Teknik ini digunakan dalam pembuatan produk ravioli. Tekstur dari ravioli sangat unik dengan wujud cair pada bagian dalam dan semi solid pada bagian luar. Selama proses spherification, bahan baku diubah dalam bentuk membran yang mudah dipecahkan. Natrium alginat dan kalsium klorida merupakan bahan utama yang mendukung proses spherification ini. Ravioli bisa terbentuk dikarenakan adanya kontak antara natrium alginat dengan kalsium klorida. Pada saat alginat dan bahan baku kontak dengan ion kalsium, terjadi proses pembekuan dari bagian luar. Semakin lama produk ravioli didiamkan dalam larutan kalsium, maka bagian dalam ravioli yang berbentuk cair akan membentuk gel dan bagian cairannya akan semakin sedikit. Oleh karena itu, untuk menghentikan proses spherification diperlukan air untuk membilas ravioli tersebut (Ivanovic et al., 2011).
Menurut McHugh (2003), spherification dilakukan dengan mencelupkan/meneteskan campuran bahan baku dan natrium alginat ke dalam larutan kalsium klorida. Alat yang digunakan adalah sendok dengan berbagai bentuk dan ukuran ataupun suntikan tanpa jarum. Apabila menggunakan sendok maka akan menghasilkan bulatan besar yang disebut ravioli. Sedangkan jika menggunakan suntikan maka akan menghasilkan bulatan lebih kecil yang disebut caviar.
B. JERUK MEDAN
Buah jeruk siam madu karo atau yang lebih dikenal dengan nama jeruk medan memiliki nama latin Citrus nobilis LOUR var microcarpa. Secara umum jeruk terdiri atas banyak spesies, namun terdapat enam spesies utama, yaitu Citrus aurantifolia (lime, jeruk nipis), Citrus maxima (pummelo, jeruk bali), Citrus medica L. (citron, jeruk sukade), Citrus x paradisi Marcf (grapefruit, limau gedang), Citrus reticulate Blanco atau Citrus nobilis (mandarine, jeruk keprok) dan Citrus sinensis (L) Osbeck (sweet orange, jeruk manis) (Verheij dan Coronel, 1992). Tiap jenis jeruk mempunyai ciri-ciri buah yang khas. Jeruk keprok mempunyai kulit yang tebal, agak kasar, mudah dikupas dan berwarna oranye muda. Jeruk siam mempunyai bentuk buah yang bulat, berkulit licin, dan sulit dikupas. Jeruk manis mempunyai ukuran buah agak besar, kulit tebal, dan sukar dikupas.
3 Menurut Ting dan Attaway (1971), sari buah jeruk siam mengandung 0.18-0.21 g asam malat dan 0.86-1.22 g asam sitrat setiap 100 ml. Berry dan Veldhuis (1997) menambahkan juga bahwa tidak semua asam malat dan sitrat ini berada dalam keadaan bebas, yang tidak bebas ini berupa garam yang membentuk sistem buffer dengan asam bebasnya. Sari buah jeruk siam mengandung asam askorbat 20-60 mg per 100 ml, sedangkan vitamin-vitamin lainnya adalah Vitamin A, tiamin, niasin, riboflavin, asam pantotenat, biotin, asam folat, inositol, dan tokoferol. Besarnya kandungan vitamin tersebut adalah Vitamin A sekitar 250-420 IU, tiamin 70-120 μg, niasin 200-220 μg, riboflavin μg, asam folat 1.2 μg, dan inositol 135 mg setiap 100 ml. Karakteristik fisik kimia jeruk medan dapat dilihat pada Tabel 1.
Tabel 1. Karakteristik fisika kimia jeruk medan
Karakteristik Jeruk medan Sifat Fisik
Berat per buah (g) 79.19
Diameter (cm) 6.00
Kekerasan 1.03
Sifat Kimia
Keasaman (pH) 3.90
Total asam (%) 0.51
Total padatan terlarut (o brix) 8.10
Vitamin C (mg/100 g) 70.10
Sifat organoleptik
Penampakan Warna hijau, sebagian kulit buah
terdapat bercak coklat
Rasa Didominasi rasa manis dan sedikit asam
Sumber: Napitupulu et al. (1990)
Komponen utama dari total padatan terlarut dari sari buah jeruk adalah gula yang mencapai 75-85%. Jenis gula yang terpenting adalah 2 monosakarida, yaitu D-glukosa dan D-fruktosa serta 1 disakarida, yaitu sukrosa dengan perbandingan 1:1:2. Setiap 100 ml sari buah jeruk siam mengandung glukosa sebanyak 1.02-1.24 g, fruktosa 1.49-1.58 g, sukrosa 2.19-4.9 g dengan total gula berkisar antara 4.93-7.57 g. Senyawa volatil dari buah jeruk sangat penting dalam membentuk aroma dan flavor. Komponen-komponen pembentuk aroma dan flavor mencakup hidrokarbon terpen, komponen karbonil, alkohol, dan ester yang terdapat pada minyak kulit jeruk tetapi hanya sedikit pada kantung minyak yang terdapat dalam kantung cairan buah. Flavor jeruk siam utamanya adalah komponen N-methyl anthronilat, aldehid, dan ester-ester (Ting dan Attaway, 1971).
C. NATRIUM ALGINAT
Alginat merupakan grup polisakarida alami yang diekstrak dari rumput laut coklat (Phaeophyceae). Dalam dinding sel dan ruang intraselular rumput laut coklat, alginat ditemukan sebagai campuran garam kalsium, kalium, dan natrium dari asam alginat. Alginat yang sering disebut sebagai “algin” adalah suatu hidrokoloid, yaitu substansi dengan molekul yang sangat besar dan dapat dipisahkan dalam air untuk memberikan kekentalan pada larutan (Nussinovitch, 1997).
Alginat digunakan oleh industri makanan karena sifat unik koloidnya yang meliputi pengental, penstabil, pensuspensi, pembentuk film, pembentuk gel dan penstabil emulsi (King,1983). Kegunaan
4 alginat didasari pada tiga sifat utamanya. Pertama adalah kemampuannya ketika larut dalam air (mengentalkan larutan). Kedua adalah kemampuannya untuk membentuk gel. Gel terbentuk ketika garam kalsium ditambahkan kedalam larutan natrium alginat. Sifat ketiga adalah kemampuannya untuk membentuk film dari sodium atau kalsium alginat dan serat dari kalsium alginat (McHugh, 2003).
Alginat merupakan polisakarida linear yang disusun oleh residu asam β-D manuronat dan α-L guluronat dan dihubungkan melalui ikatan 1,4. Alginat telah diketahui merupakan polisakarida yang tidak bersifat toksik, tidak menyebabkan alergi bersifat biodegradabel dan juga biokompatibel. Jika alginat dilarutkan dengan larutan kalsium klorida segera terbentuk gel kalsium alginat yang tidak larut dalam air. Ikatan antara kalsium dengan alginat adalah ikatan khelat yaitu antara kalsium dengan rantai L-guluronat dari alginat. Gel terbentuk melalui reaksi kimia dimana kalsium menggantikan natrium dengan alginat mengikat molekul-molekul alginat yang panjang sehingga membentuk gel. Kandungan kalsium yang tinggi menghasilkan assosiasi permanen yang menyebabkan pengendapan atau gelatin (Robinson, 1987).
Alginat dapat membentuk gel dengan adanya kation Ca2+ dimana ikatan silang terjadi karena adanya kompleks khelat antara ion kalsium dengan anion karboksilat dari blok G-G (Inukai dan Masakatsu, 1999). Interaksi ion kalsium dengan gugus COO- dari alginat pada inter dan intra molekul. Disamping interaksi ion kalsium dengan gugus COO- dari alginat, gugus OH dari polimer juga ikut berperan (FAO, 1990).
Keterangan: M = manuronat G = guluronat
Gambar 2.2. Mekanisme pembentukan gel melalui interaksi ion kalsium dan natrium alginat (Cuisine Innovation -www.cuisineinnovation.fr)
Alginat tidak stabil terhadap panas, oksigen, ion logam dan sebagainya. Dalam keadaan yang demikian, alginat akan mengalami degradasi. Selama penyimpanan, alginat cepat mengalami degradasi dengan adanya oksigen terutama dengan naiknya kelembaban udara. Alginat dengan viskositas tinggi lebih cepat terdegradasi dibandingkan alginat dengan viskositas sedang atau rendah. Tingkat pH mempengaruhi perbedaan larutan alginat, tergantung dari tipe alginat yang digunakan. Larutan natrium alginat tidak stabil di atas pH 10 dan terjadi endapan natrium alginat pada pH kurang dari 3.5 (Nussinovitch, 1997).
Campuran natrium alginat
Larutan kalsium klorida Bulatan alginat
larutan kalsium klorida
5 Gambar 2.3. Struktur alginat (Nussinovitch, 1997)
Pada umumnya dengan adanya kation, pelarut, atau polimer lain dapat mempengaruhi larutan, peningkatan viskositas, pembentukan gel, atau pengendapan. Senyawa tersebut akan berkompetisi dengan gugus hidroksil dalam proses hidrasi (pengikatan air) yang akan menyebabkan penurunan kelarutan hidrokoloid (King, 1982). Alginat yang larut dalam air membentuk gel pada larutan asam karena adanya kalsium atau kation logam polivalen lainnya (Yunizal, 2004).
Alginat yang tidak larut menunjukkan reaksi seperti resin pertukaran ion. Kemampuan dari ion-ion logam divalen berikatan dengan alginat tergantung pada jumlah relatif dari unit asam D-manuronat dan L-guluronat dalam alginat. Pembentukan gel alginat terjadi karena adanya pertukaran ion Na+ dengan kation kalsium sehingga berubah dari yang bersifat larut menjadi tidak larut dalam air. Butiran gel Ca-alginat tidak jenuh adalah gel alginat yang masih mengandung natrium alginat, sedangkan gel alginat jenuh adalah gel alginat yang tidak lagi mengandung natrium alginat (semua natrium alginat bereaksi dengan kalsium klorida). Seperti hidrokoloid lainnya, alginat mengandung air sekitar 85% dan rentan terhadap distorsi yang disebabkan oleh pengembangan yang terkait dengan imbibisi (penyerapan air) atau pengerutan yang terkait dengan sineresis (penguapan air) (FAO, 1990).
D. PEMBENTUKAN GEL ALGINAT
Salah satu sifat dalam pemanfaatan natrium alginat adalah kemampuannya untuk membentuk gel yang bereaksi dengan ion-ion kalsium. Sumber-sumber kalsium biasanya berupa kalsium karbonat, kalsium sulfat, kalsium klorida, kalsium fosfat dan kalsium tartrat (Rasyid, 2005). Menurut Kirk & Othmer (1994), pembentukan gel alginat dapat dilakukan dengan menggunakan tiga macam metode, yaitu metode difusi, metode internal, dan metode pendinginan.
a. Metode Difusi
Pada metode difusi pembentukan gel dilakukan oleh ion-ion kalsium melalui proses difusi ke dalam larutan alginat. Proses difusi berlangsung lambat sehingga efektif digunakan untuk membentuk lapisan gel yang tipis pada permukaan produk (misalnya produk makanan). Metode ini menghasilkan gel yang tidak homogen dimana pada bagian permukaan lebih kuat dan semakin ke dalam gel yang terbentuk semakin lemah sejalan dengan proses difusi kalsium dari bagian permukaan ke bagian dalam produk. Ketidakhomogenan ini dikarenakan reaksi antara kation multivalensi dengan alginat sangat cepat dan bersifat tidak dapat balik (irreversible).
b. Metode Internal
Metode internal atau bulk setting dilakukan pada suhu kamar, dimana kalsium dikeluarkan dengan kondisi yang terkontrol dari dalam sistem. Metode ini digunakan pada pengolahan buah-buahan, makanan hewan peliharaan, dan makanan pencuci mulut yang disajikan dalam keadaan
6 dingin. Senyawa kalsium yang paling umum digunakan adalah kalsium sulfat dihidrat dan dikalsium fosfat (kalsium hidrogen ortofosfat).
c. Metode Pendinginan
Pada metode pendinginan, alginat, garam kalsium, dan asam dimasukkan bersamaan ke dalam air panas. Setelah itu larutan dibentuk melalui proses pendinginan. Meskipun ion Ca2+ yang digunakan untuk reaksi pembentukan telah tersedia dalam larutan bersama dengan alginat, pembentukan gel tidak terjadi pada suhu tinggi karena rantai alginat memiliki energi panas yang terlalu besar untuk terjadinya pengikatan.
Ada banyak faktor yang mempengaruhi pembentukan gel hidrokoloid, faktor-faktor ini dapat berdiri sendiri atau berhubungan satu sama lain sehingga memberikan pengaruh yang sangat kompleks. Diantara faktor-faktor tersebut yang paling menonjol adalah konsentrasi, suhu, pH, dan adanya ion atau komponen aktif lainnya.
a. Pengaruh Konsentrasi
Konsentrasi hidrokoloid sangat berpengaruh terhadap kekentalan larutannya. Pada konsentrasi yang rendah larutan hidrokoloid biasanya akan bersifat sebagai aliran Newtonian, dengan meningkatnya kosentrasi maka sifat alirannya akan berubah menjadi non Newtonian. Hampir semua hidrokoloid memiliki kekentalan yang tinggi pada konsentrasi yang sangat rendah antara 1-5% kecuali pada gum arab yang sifat Newtoniannya tetap dipertahankan sampai dengan konsentrasi 40%.
b. Pengaruh Suhu
Pada beberapa hidrokoloid suhu akan menyebabkan penurunan kekentalan, karena itu kenaikan suhu dapat mengubah sifat aliran yang semula non Newtonian menjadi Newtonian.
c. Pengaruh pH
Hidrokoloid pada umumnya akan membentuk gel dengan baik pada kisaran pH tertentu. Hal ini ditunjukkan oleh terjadinya peningkatan kekentalan dengan meningkatnya pH hingga mencapai titik tertentu dan kemudian akan makin menurun bila pH terus ditingkatkan.
d. Pengaruh Ion
Beberapa jenis hidrokoloid membutuhkan ion-ion logam tertentu untuk membentuk gelnya, karena pembentukan gel tersebut melibatkan pembentukan jembatan melalui ion-ion selektif.
e. Pengaruh Komponen Aktif Lainnya
Sifat fungsional beberapa jenis hidrokoloid dapat dipengaruhi oleh adanya hidrokoloid lain. Pengaruh ini dapat bersifat negatif dalam arti sifat fungsional makin berkurang dengan adanya hidrokoloid lain ataupun bersifat positif karena adanya pengaruh sinergis antara hidrokoloid-hidrokoloid yang bergabung.
