i
KINETIKA DEGRADASI TERMAL KADAR VITAMIN C DAN AKTIVITAS ANTIOKSIDAN SARI BUAH NAGA PUTIH
(Hylocereus undatus) PADA PROSES PASTEURISASI
Skripsi
Untuk memenuhi sebagian persyaratan
guna memperoleh gelar Sarjana Teknologi Pertanian di Fakultas Pertanian
Universitas Sebelas Maret
Program Studi Ilmu dan Teknologi Pangan
Disusun Oleh : Emira Darin Alifiah
H0912044
FAKULTAS PERTANIAN UNIVERSITAS SEBELAS MARET
ii
KINETIKA DEGRADASI TERMAL KADAR VITAMIN C DAN AKTIVITAS ANTIOKSIDAN SARI BUAH NAGA PUTIH
(Hylocereus undatus) PADA PROSES PASTEURISASI
Yang dipersiapkan dan disusun oleh Emira Darin Alifiah
H0912044
Telah dipertahankan di depan Dewan Penguji Pada tanggal: 28 Juni 2016
dan dinyatakan telah memenuhi syarat
Susunan Dewan Penguji
Ketua
R. Baskara Katri S.TP., M.P NIP. 198005132006041001
Anggota I
Asri Nursiwi S.TP.,M.Sc NIP. 198708072012122001
Anggota II
Adhitya Pitara Sanjaya S.TP.,M.Sc NIP. 198711092015041003
Surakarta, 28 Juni 2016
Mengetahui,
Universitas Sebelas Maret Fakultas Pertanian
Dekan,
iii
KATA PENGANTAR
Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT karena berkat Rahat dan Karunia-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi dengan judul “Kinetika Degradasi Termal Kadar Vitamin C dan Aktivitas Antioksidan Sari Buah Naga Putih (Hylocereus undatus) pada Proses Pasteurisasi”. Penulisan skripsi ini merupakan salah satu syarat yang harus dipenuhi oleh mahasiswa untuk mencapai gelar Sarjana Strata Satu (S-1) pada Program Studi Ilmu dan Teknologi Pangan, Fakultas Pertanian, Universitas Sebelas Maret Surakarta.
Penyusunan skripsi ini tidak terlepas dari bantuan berbagai pihak baik secara materi maupun moril, untuk itu penulis mengucapkan terima kasih kepada: 1. Prof. Dr. Ir. Bambang Pujiasmanto, M.S. selaku Dekan Fakultas Pertanian
Universitas Sebelas Maret Surakarta.
2. Ir. Bambang Sigit Amanto, M.Si selaku Ketua Jurusan Teknologi Hasil Pertanian Universitas Sebelas Maret Surakarta dan Dosen Pembimbing Akademik (PA) yang telah memberikan arahan dan nasehat selama proses perkuliahan.
3. R. Baskoro Katri Anandito., S.TP., MP selaku Pembimbing Utama Skripsi yang telah membimbing, mengarahkan serta memberikan dukungan kepada penulis selama penyusunan skripsi. Terimakasih banyak atas ilmu, nasihat dan masukan yang sangat bermanfaat bagi penulis.
4. Asri Nursiwi, S.TP, M.Sc selaku Pembimbing Pendamping Skripsi atas segala kesabaran dan pengertian selama membimbing dan memberikan arahan kepada penulis sehingga skripsi ini dapat terselesaikan dengan baik. 5. Adhitya Pitara Sanjaya., S.TP, M.Sc selaku Penguji Skripsi yang telah
memberikan masukan sehingga skripsi ini dapat terselesaikan dengan baik. 6. Bapak dan Ibu Dosen Jurusan Ilmu Teknologi Pangan dan Dosen Fakultas
Pertanian Universitas Sebelas Maret Surakarta atas ilmu yang telah diberikan dan bantuannya selama masa perkuliahan penulis.
iv
8. Kedua orang tua tercinta yang telah mendidik penulis dan selalu memberikan dukungan, motivasi serta nasihat kepada penulis. Terimakasih atas doa yang selalu dipanjatkan untuk penulis dan kebahagiaan yang selalu kalian berikan kepada penulis semenak kecil.
9. Adik penulis, Nabila Fatin Aisiah atas segala bentuk dukungan dan doanya, terimakasih banyak telah menjadi saudara terbaik yang selalu ada baik suka maupun duka.
10. Seluruh keluarga besar yang tidak dapat disebutkan satu per satu yang selalu memberikan doa yang terbaik serta dukungan penuh kepada penulis.
11. Teman seperjuangan selama skripsi, Agatha Arissa C. Terimakasih banyak telah menjadi partner terbaik, untuk bantuan dan kerjasamanya, untuk setiap kebersamaan dari awal masa perkuliahan sehingga dapat bersama-sama menyelesaikan skripsi.
12. Sahabat-sahabat “Wanita Semangat” Fransiska, Agatha, Riris, Qiqi, Amiza, Vania, Lisa, Yola, dan sahabat seperjuangan Gagah, Anda, dan yang lainnya yang tidak dapat disebutkan satu per satu, terimakasih banyak untuk persahabatan yang luar biasa dari awal masa perkuliahan, terimakasih karena selalu ada, selalu memberi keceriaan dan selalu siap membantu di setiap keadaan.
13. Kakak-kakak tersayang Kak Tari, Kak Ami, Mba Ratih, dan Kak Desy, dan juga Azi dan Zenita, terimakasih karena selalu memberikan kasih sayang, dukungan dan doa, serta mendengarkan keluh kesah penulis selama ini. 14. Keluarga besar Voca Erudita, terimakasih untuk ilmu bernyanyi, pertemanan
dan pengalaman berharga yang penulis dapatkan, semoga Voca Erudita jaya selalu selama-lamanya.
15. Keluarga besar ITP 2012 “Sensasional” yang tidak dapat penulis sebutkan satu per satu, terimakasih untuk kekompakan, kebersamaan dan kehangatan yang diciptakan. Semangat dan sukses untuk teman-teman semua, semoga kita dapat menjadi orang yang bermanfaat.
v
Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih jauh dari sempurna. Semoga skripsi ini bermanfaat bagi penulis khususnya dan bagi pembaca pada umumnya.
Surakarta, 28 Juni 2016
vi DAFTAR ISI
Hal.
HALAMAN JUDUL ... i
HALAMAN PENGESAHAN ... ii
KATA PENGANTAR ... iii
DAFTAR ISI ... vi
DAFTAR TABEL ... viii
DAFTAR GAMBAR ... ix
DAFTAR LAMPIRAN ... x
RINGKASAN ... xi
SUMMARY ... xii
BAB 1. PENDAHULUAN A.Latar Belakang ... 1
B. Perumusan Masalah ... 3
C.Tujuan Penelitian ... 3
D.Manfaat Penelitian... 4
BAB II. TINJAUAN PUSTAKA A.Tinjauan Pustaka ... 5
1. Buah Naga ... 8
2. Sari Buah ... 9
3. Pasteurisasi ... 10
4. Vitamin C ... 12
5. Antioksidan. ... 15
6. Kinetika Degradasi Termal ... 18
B. KerangkaBerpikir... 20
C.Hipotesis ... 20
BAB III. METODE PENELITIAN A.Tempat dan Waktu Penelitian ... 21
B.Bahan dan Alat ... 21
vii
2. Alat ... 21
C.Tahapan Penelitian ... 22
1. Pembuatan Sari Buah Naga Putih ... 23
2. Analisa Kandungan Vitamin C ... 23
3. Analisa Aktivitas Antioksidan ... 23
4. Perhitungan Parameter Kinetika Degradasi Termal ... 24
D.Analisa Penelitian ... 25
E.Rancangan Penelitian ... 26
BAB IV. HASIL DAN PEMBAHASAN A.Kandungan Vitamin C ... 27
B.Kinetika Degradasi Termal Kadar Vitamin C ... 29
1. Penentuan Decimal Reduction Time (Nilai D)... 30
2. Penentuan Thermal Resistance Constant (Nilai z) ... 32
3. Penentuan Reaction Rate Constant (Nilai k) ... 33
4. Penentuan Activation Energy (Nilai Ea) ... 34
C.Aktivitas Antioksidan Sari Buah Naga ... 36
D.Kinetika Degradasi Termal Aktivitas Antioksidan ... 37
1. Penentuan Decimal Reduction Time (Nilai D)... 39
2. Penentuan Thermal Resistance Constant (Nilai z) ... 40
3. Penentuan Reaction Rate Constant (Nilai k) ... 41
4. Penentuan Activation Energy (Nilai Ea) ... 42
E.Retensi Kadar Vitamin C dan Aktivitas Antioksidan ... 43
BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN A.Kesimpulan ... 46
B. Saran ... 46
DAFTAR PUSTAKA ... 47
viii
DAFTAR TABEL
Hal.
Tabel 2.1 Perbandingan Kandungan Nilai Gizi pada Tiga Jenis Buah Naga/ 100g
Daging Buah ... 7
Tabel 2.2 Syarat Mutu Sari Buah ... 10
Tabel 3.1 Metode Analisa Penelitian ... 25
Tabel 3.2 Rancangan Variasi Suhu dan Waktu Pasteurisasi ... 26
Tabel 4.1 Kandungan Vitamin C (mg/100g, log, ln) Sari Buah Naga Putih (Hylocereus undatus) ... 27
Tabel 4.2 Nilai D ... 31
Tabel 4.3 Nilai k ... 33
Tabel 4.4 Aktivitas Antioksidan (%, Log, Ln) Sari Buah Naga Putih (Hylocereus undatus) ... 36
Tabel 4.5 Nilai D ... 40
Tabel 4.6 Nilai k ... 42
ix
DAFTAR GAMBAR
Hal.
Gambar 2.1 Buah Naga Putih ... 5
Gambar 2.2 Struktur Vitamin ... 12
Gambar 2.3 Oksidasi Asam L-askorbat ... 14
Gambar 2.4 Reaksi Antioksidan dengan Radikal DPPH ... 17
Gambar 2. Kerangka Berpikir Penelitian ... 20
Gambar 3.1 Diagram Alir Tahapan Penelitian ... 22
Gambar 4.1 Kinetika Reaksi Degradasi Termal Vitamin C Orde 0 dan Orde 1 ... 29
Gambar 4.2 Kurva Penentuan Nilai D... 31
Gambar 4.3 Kurva Penentuan Nilai z ... 32
Gambar 4.4 Kurva Penentuan Energi Aktivasi Degradasi Kadar Vitamin C Sari Buah Naga Putih selama Pasteurisasi ... 35
Gambar 4.5 Kinetika Reaksi Degradasi Termal Aktivitas Antioksidan Orde 0 dan Orde 1 ... 38
Gambar 4.6 Kurva Penentuan Nilai D... 39
Gambar 4.7 Kurva Penentuan Nilai z ... 41
x
DAFTAR LAMPIRAN
Hal. Lampiran 1.Metode Analisa Kandungan Vitamin C dengan Metode Iodometri
menurut Sudarmadji (1997) ... 52
Lampiran 2. Perhitungan Kinetika Degradasi Termal Kadar Vitamin C ... 53
a. Pemodelan Orde Reaksi 1... ... 53
b. Penentuan Nilai D. ... 50
c. Penentuan Nilai z ... 54
d. Penentuan nilai k ... 54
e. Penentuan Nilai Ea ... 55
Lampiran 3.Metode Analisa Aktivitas Antioksidan dengan Metode DPPH menurut Molyneux (2004) ... 56
Lampiran 4. Perhitungan Kinetika Degradasi Termal Aktivitas Antioksidan 57 a. Pemodelan Orde Reaksi 1... ... 57
b. Penentuan Nilai D. ... 57
c. Penentuan Nilai z ... 58
d. Penentuan nilai k ... 58
e. Penentuan Nilai Ea ... 59
xi
KINETIKA DEGRADASI TERMAL KADAR VITAMIN C DAN AKTIVITAS ANTIOKSIDAN SARI BUAH NAGA PUTIH
(Hylocereus undatus) PADA PROSES PASTEURISASI Emira Darin Alifiah
H0912044
RINGKASAN
Buah dan sayuran merupakan produk pangan murah yang mengandung lemak dengan jumlah yang sedikit dan tinggi akan kandungan vitamin, mineral dan serat dan sebagai sumber utama vitamin C pada khususnya. Selain dikonsumsi secara langsung, buah juga dapat diolah menjadi beberapa produk seperti jus dan sari buah, akan tetapi produk ini rentan mengalami kerusakan akibat adanya aktivitas enzim maupun aktivitas mikroba. Akan tetapi, kerusakan ini dapat dicegah dengan melakukan proses termal yakni pasteurisasi. Proses pasteurisasi ini berpengaruh pada penurunan kualitas nutrisi sari buah seperti penurunan kandungan vitamin C dan aktivitas antioksidan. Untuk memprediksi kerusakan nutrisi pada sari buah, khususnya penurunan kadar vitamin C dan aktivitas antioksidan diperlukan pengetahuan mengenai kinetika degradasi vitamin C dan aktivitas antioksidan. Salah satu buah yang dapat diolah menjadi sari buah dan memiliki kandungan nutrisi yang tinggi khususnya vitamin C dan aktivitas antioksidan ialah buah naga putih (Hylocereus undatus).
Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui kinetika degradasi termal dan retensi dari kadar vitamin C dan aktivitas antioksidan pada sari buah naga putih. Penelitian menggunakan Rancangan Acak Lengkap Faktorial (RALF) dengan dua faktor yakni variasi suhu (65oC, 75oC, dan 85oC) dan waktu (0 menit, 10 menit, 20 menit, dan 30 menit) dengan pengulangan sampel sebanyak dua kali dan pengulangan uji sebanyak tiga kali.
Hasil penelitian menunjukkan bahwa pada kadar vitamin C diperoleh nilai D pada D65ºC adalah 243,9 menit, nilai D75ºC adalah 147,06 menit, dan nilai D85ºC adalah
74,07 menit. Nilai z yang diperoleh ialah sebesar 38,61ºC, dengan nilai konstanta laju reaksi (nilai k) pada D65ºC, D75ºC, dan D85ºC berturut-turut ialah sebesar 0,009442
menit-1; 0,015660 menit-1; dan 0,031091 menit-1. Energi aktivasi (Ea) untuk kadar vitamin C ialah sebesar 59,841 kJ/mol. Pada aktivitas antioksidan diperoleh nilai D pada D65ºC adalah 250 menit, nilai D75ºC adalah 117,65 menit, dan nilai D85ºC adalah
81,3 menit. Nilai z yang diperoleh ialah sebesar 40,98ºC dengan nilai konstanta laju reaksi (nilai k) pada D65ºC, D75ºC, dan D85ºC berturut-turut ialah sebesar 0,009212
menit-1; 0,019576 menit-1; dan 0,028327 menit-1. Energi aktivasi (Ea) untuk aktivitas antioksidan ialah sebesar 56,673 kJ/mol.
xii
THERMAL DEGRADATION KINETICS OF VITAMIN C AND ANTIOXIDANT ACTIVITY OF WHITE DRAGON FRUIT (Hylocereus undatus) JUICE IN THE PASTEURIZATION PROCESS
Emira Darin Alifiah H0912044
SUMMARY
Fruits and vegetables are important low cost foods containing low levels of fat and high levels of vitamins, minerals and fiber, and are the most sources of vitamin C in particular. In addition to direct consumption, fruit can also be processed into products such as juice, but this product is susceptible to damage due to the activity of the enzyme and microbial activity. However, this damage can be prevented by the thermal process of pasteurization. The pasteurization process is likely reduce the nutritional quality of fruit juice as a deterioration in vitamin C and antioxidant activity. To predict the nutrient deterioration in the juice, the knowledge of kinetics of vitamin C and antioxidant activity degradation is required. One source of vitamin C and antioxidants is white dragon fruit. White dragon fruit juice is a product from the extraction of the white dragon fruit with the addition of water and sugar.
The aim of this study was to determine thermal degradation kinetics of vitamin C and the antioxidant activity of the white dragon fruit juice. This research using a completely randomized design (CRD) with two factors, variations in temperature (65oC, 75oC and 85oC) and time (0 minutes, 10 minutes, 20 minutes and 30 minutes) with duplo sample and triplo analysis.
The results showed that the levels of vitamin C obtained the value D at D65ºC was 243.9 minutes, D75ºC value was 147.06 minutes, and D85ºC value was 74.07 minutes. Z value obtained is 38,61ºC, with the value of the reaction rate constant (k value) at D65ºC, D75ºC, and D85ºC row were at 0.009442 minutes-1; 0.015660 min -1
; and 0.031091 min-1. The activation energy (Ea) for vitamin C was 59,841 kJ / mol. On the antioxidant activity values obtained the value D at D65ºC was 250 minutes, D75ºC value was 117.65 minutes, and D85ºC value was 81.3 minutes. Z value obtained is 40,98ºC the value of the reaction rate constant (k value) at D65ºC, D75ºC, and D85ºC row were at 0.009212 minutes-1; 0.019576 min-1; and 0.028327 min-1. The activation energy (Ea) for its antioxidant activity is 56.673 kJ / mol.