MODIFIKASI FISIK (ANNEALING) TEPUNG UWI UNGU UNTUK ROTI TAWAR TERSUBSTITUSI DAN INDEKS GLISEMIKNYA
Mojiono, Fitriya Jailani, Sandra Kusumawardani, Candytias Puspitasari, Atiqatul Maula, dan Umi Purwandari
Program Studi Teknologi Industri Pertanian Universitas Trunojoyo Madura Contac person : Prodi TIP-FP UTM, PO Box 2 Kamal, Madura 69162
ABSTRAK
Teknologi modifikasi pada tepung non konvensional memungkinkan menaikkan kemampuan subtitusi terhadap terigu pada produk roti dan menaikkan kadar pati resistan. Peningkatan kadar pati resistan pada produk pangan dapat diaplikasikan untuk penderita Diabetes Melitus. Tujuan penelitian ini adalah melakukan modifikasi fisik pada tepung uwi sehingga menghasilkan tepung dengan sifat tekstural yang lebih kuat dan membuat roti tawar rendah indeks glisemik (sama dengan atau kurang dari 55) menggunakan tepung uwi ungu termodifikasi. Metode modifikasi yang digunakan adalah hidrotermal annealing. Faktor penelitian adalah suhu (40, 45, 50, 55, 60°C) dan waktu (1, 6, 12, 18, dan 24 jam). Modifikasi tepung uwi ungu dengan annealing (ANN F) mengakibatkan perubahan sifat fisik dan gelatinisasi tepung, antara lain penurunan peak viscosity dan final viscosity, serta kenaikan peak time. Aplikasi ANN F dengan subtitusi 50% pada roti menghasilkan tekstur dan volume pengembangan yang tidak lebih baik dari terigu, namun kondisi tersebut dapat diperbaiki dengan penambahan gum arab hingga 3%. IG yang dicapai adalah 93,19, nilai ini masih cukup tinggi untuk mencapai nilai IG medium. Ketidakefektifan proses modifikasi tepung uwi ungu dalam menurunkan IG roti tawar, kemungkinan karena sifat dasar tepung uwi yang menjadi lebih mudah tercerna justru karena annealing.
Kata kunci: annealing, roti tawar, indeks glisemik
PENDAHULUAN
Salah satu problem kesehatan yang banyak dihadapi masyarakat dunia adalah diabetes melitus (DM). Penyakit yang disebabkan oleh tingginya kadar gula darah ini menjadi penyakit mematikan dan dapat menyerang siapa saja. Pola diet yang salah dapat memperparah kondisi penderita, misalnya mengonsumsi makanan yang dapat menaikkan kadar gula darah secara drastis. Sehingga penderita DM membutuhkan asupan makanan yang tidak menimbulkan kenaikan gula darah secara drastis.
Makanan yang memiliki indeks glisemik rendah adalah makanan yang sangat baik dikonsumsi penderita DM karena tidak menimbulkan kenaikan gula darah secara drastis. Indeks glisemik (IG) adalah tingkatan pangan menurut efeknya terhadap gula darah (Nugraha, 2008). Pangan yang menaikkan kadar gula darah dengan cepat memiliki IG tinggi. Sebaliknya, pangan yang menaikkan kadar gula darah dengan lambat memiliki IG rendah.
Uwi ungu (Discorea alata L. Var purpurea) mempunyai potensi sebagai bahan pangan fungsional yang rendah IG. Berdasarkan referensi yang ada, uwi memiliki komponen fungsional, seperti mucin, dioscin, allontin, cholin dan asam amino esensial (Bhandari, Kasai, & Kawabata 2003 dalam Li et al. 2011). Laboratorium Rekayasa
Pangan Univ Trunojoyo Madura tengah mengkaji penggunaan tepung uwi untuk mensubstitusi terigu pada pembuatan roti tawar fungsional. Hasil penelitian Suprianto (2009) menunjukkan bahwa perlakuan proporsi tepung terigu dan tepung uwi (80:20) memberikan hasil terbaik jika ditinjau dari kadar amilosa dan kadar mucilage karena mempunyai sifat fungsional yang lebih tinggi yaitu kadar amilosa (29,22%) dan kadar mucilage (2,08%). Milanita (2010) menambah proporsi tepung uwi dalam roti tawar menjadi 30% dengan menggunakan gum Arabik hingga 0,75% untuk mendapatkan roti tawar yang dapat diterima pengguna. Penelitian yang belum terpublikasi (Purwandari 2011) menunjukkan penurunan indeks glisemik roti tawar menjadi 79 (indeks glisemik medium) dengan penggunaan tepung uwi ungu sebanyak 20% pada roti tawar.
Dengan demikian, diperlukan penggunaan lebih banyak lagi tepung roti uwi ungu pada roti tawar agar dapat memiliki indeks glisemik rendah (di bawah 55). Salah satu cara yang bisa ditempuh adalah dengan memodifikasi tepung uwi ungu. Hoover et al. (2010) memaparkan beberapa metode modifikasi pati, antara lain annealing. Menurut Jayakodi et al. (2008), perlakuan hidrotermal annealing meningkatkan kekompakan komponen pati (crystalline perfection) dan interaksi rantai pati. Modifikasi tepung dapat memperkuat gel suatu tepung sehingga mampu menahan karbondioksida selama proses pembuatan roti tawar yang akan menentukan pengembangannya. Diharapkan dengan modifikasi tepung uwi dan kombinasi dengan gum arab (Acasia senegal), maka dapat disubstitusikan tepung uwi ke roti tawar lebih dari 50% berat tepung keseluruhan, tanpa mempengaruhi sifat tekstur dan sensoris roti tawar yang dihasilkan, serta menurunkan indeks glikemik hingga menjadi rendah.
METODE Tempat dan Waktu Penelitian
Penelitian dilaksanakan pada Februari-Mei 2012 di Laboratorium Teknologi Industri Pertanian dan Laboratorium Tanah Fakultas Pertanian Universitas Trunojoyo Madura, Laboratorium Penelitian THP Universitas Brawijaya Malang, SEAFAST CENTER IPB, dan BPKI Surabaya.
Desain Penelitian
Faktor penelitian ini adalah suhu (X1) dan lama annealing (X2). Suhu yang digunakan adalah 40, 45, 50, 55, 60°C selama 1, 6, 12, 18 dan 24 jam (Chung et al.
2000). Penelitian ini menggunakan rancangan Respon Surface Methodology (RSM) dengan 13 kombinasi perlakuan (Tabel 1). Parameter penelitian dibagi menjadi dua kelompok, (1) parameter tepung hasil modifikasi dan (2) parameter roti tawar fungsional. Parameter tepung hasil modifikasi adalah uji sifat fisik yaitu water solubility
index (WSI), water absorption index (WAI); profil gelatinisasi yaitu:, peak viscosity
(PV), final viscosity (FV), peak time (PT). Sementara itu, parameter roti tawar adalah
volume pengembangan, hardness, dan Indeks Glikemik (IG). Tabel 1. Tabel Kombinasi Perlakuan
Run X1 X2 Suhu
(°C) Waktu (jam) Kode Perlakuan
1 -1 -1 45 6 S45/W6
2 -1 1 45 18 S45/W18
3 1 -1 55 6 S55/W6
4 1 1 55 18 S55/W18
5 0 0 50 12 S50/W12
6 0 0 50 12 S50/W12 7 0 0 50 12 S50/W12 8 0 0 50 12 S50/W12 9 0 0 50 12 S50/W12 10 1.414 0 60 12 S60/W12 11 -1.414 0 40 12 S40/W12 12 0 1.414 50 24 S50/W24 13 0 -1.414 50 1 S50/W1
Sumber: Fang et al. (1994) dalam Oramahi (2008)
Pembuatan Tepung, Modifikasi Tepung, dan Pembuatan roti
Uwi dikupas kemudian dicuci bersih dengan air, selanjutnya diiris tipis dan direndam dengan larutan natrium metabisulfit 0,2% selama ± 30 menit. Metode ini mengacu pada penelitian Milanita (2010). Proses berikutnya adalah pengeringan pada suhu 40°C selama ± 6 jam. Uwi dihaluskan dan diayak (mesh 60). Selanjutnya, tepung diproses untuk modifikasi. Sebanyak 45 g tepung uwi ungu ditambahkan akuades sebanyak 27 ml. Selanjutnya campuran dimasukkan ke dalam water bath (suhu 40-60°C, selama 1-24 jam). Selanjutnya, tepung dikeringkan menggunakan oven pada suhu suhu 40°C (selama ± 5 jam). Tepung annealing dihaluskan dan diayak menggunakan mesh 60. Tepung pasca modifikasi dipersiapkan untuk pembuatan roti tawar. Sebanyak 400 g tepung komposit (terigu : uwi ungu termodifikasi = 50% : 50%) dicampur dengan bahan (ragi 6 g, gula 20 g, garam 1 g, susu skim 8 g, mentega 16 g, beaker 1,2 g, gum 1, 2, 3%) sampai membentuk adonan. Adonan difermentasi selama 1,5 jam dan dioven pada suhu 170ºC-180°C selama 45 menit.
Pengujian Sifat Fisik dan Profil Gelatinisasi
Analisis fisik tepung meliputi Water Absorption Index (WAI) dan Water
Solubility Index (WSI) mengikuti prosedur Hsu et al. (2003). Sedangkan data profil
gelatinisasi diperoleh dari pembacaan grafik pada uji Rapid Visco Amilograph (RVA). Pengujian Tekstur dan Volume Pengembangan Roti
Data profil tekstur diperoleh dari pembacaan grafik pada penetrometer. Pengujian volume dilakukan dengan penimbangan roti utuh ANN F (gum arab 1%, 2%, 3%) dan WHT F sehingga diperoleh W1. Selanjutnya, roti dipotong berbentuk kubus dengan ukuran panjang×lebar×tinggi yang sama (V = 32,77 cm3), dan ditimbang sehingga diperoleh W2. Volume pengembangan diperoleh dengan persamaan berikut:
Pengujian Indeks Glikemik
Sedangkan IG dihitung berdasarkan data penurunan gula darah yang diujikan secara in vivo pada 10 orang panelis. Panelis dipilih berdasarkan Body Mass Index
(BMI) antara 17-25. Pengukuran gula darah dilakukan pada kontrol (roti tawar terigu - WHT F) dan roti uwi ungu termodifikasi (ANN F). Data gula darah diperoleh menggunakan alat GlucoDr™. Nilai IG diperoleh berdasarkan perhitungan melalui Area
HASIL DAN PEMBAHASAN Analisis Sifat Fisik dan Profil Gelatinisasi
Hasil pengujian untuk parameter WSI, WAI, PV, FV, dan PT ditampilkan pada Gambar 1. Nilai WSI yang dikehendaki setelah di annealing adalah semakin rendah. Nilai WSI cenderung naik pada perlakuan suhu dan waktu sedang. Tren yang sama juga terjadi pada suhu dan waktu yang semakin tinggi mengakibatkan nilai WSI yang rendah. Sedangkan pada level suhu dan waktu yang sedang, nilai WSI berada pada area tertinggi (64%). Secara statistik (Tabel 2), suhu (X1) dan waktu (X2) mempunyai
korelasi negatif dan positif secara berturut-turut dengan nilai WSI. Hanya saja, pengaruh suhu terlihat lebih besar dibandingkan pengaruh yang diberikan waktu. Kedua faktor tersebut tidak menunjukkan beda nyata secara statistik (P ≥ 0,05).
Nilai WAI yang dikehendaki setelah dilakukan annealing semakin rendah. Nilai WAI cenderung semakin kecil pada kombinasi perlakuan suhu tinggi dan waktu yang singkat. Kombinasi perlakuan suhu rendah dan waktu yang lama juga terlihat memberikan nilai WAI yang cenderung semakin kecil. Sedangkan kombinasi perlakuan sedang menghasilkan nilai WAI yang paling besar berkisar 9,7 g/g. Suhu (X1)
menunjukkan korelasi negatif terhadap WAI, sedangkan waktu (X2) juga menunjukkan
korelasi negatif terhadap WAI. Nilai R2 cukup tinggi yaitu 71,1%, angka ini menunjukkan bahwa variabel respon dipengaruhi oleh faktor suhu dan waktu secara bersama-sama sebesar 71,1% dan dipengaruhi faktor yang lain sebesar 23,9%. Meskipun secara statistik kedua faktor tersebut tidak signifikan (P ≥ 0,05).
Tabel 2. Pendekatan koefisien persamaan regresi
Parameter Faktor Koefisien P R2
WSI Konstanta 63,84 0,00 * 55,00% Suhu -0,85 0,37 NS Waktu 0,54 0,56 NS Suhu * Suhu -1,62 0,13 NS Waktu * waktu -1,97 0,08 NS Suhu * Waktu -1,15 0,39 NS WAI Konstanta 9,53 0,00 * 71,10% Suhu -0,01 0,85 NS Waktu -0,04 0,54 NS Suhu * Suhu -0,16 0,05 * Waktu * waktu -0,15 0,06 NS Suhu * Waktu 0,24 0,03 * Peak Viscosity Konstanta 683,60 0,001 * 82,00% Suhu -278,00 0,031 * Waktu -441,10 0,004 * Suhu * Suhu -130,10 0,280 NS Waktu * waktu 206,90 0,105 NS Suhu * Waktu 151,70 0,334 NS Final Viscosity Konstanta 1178,80 0,000 * 78,7% Suhu -363,26 0,026 * Waktu -481,79 0,007 * Suhu * Suhu -213,09 0,166 NS Waktu * waktu 127,66 0,385 NS Suhu * Waktu 72,00 0,704 NS Artikel ini telah di presentasikan pada Seminar Nasional Kedaulatan Pangan dan Energi 2012
Peak Time Konstanta 13,00 0,000 * 40,9% Suhu -0,00 1,000 NS Waktu 0,02 0,104 NS Suhu * Suhu -0,01 0,412 NS Waktu * waktu -0,01 0,412 NS Suhu * Waktu -0,00 1,000 NS
Nilai PV setelah dilakukan annealing dikehendaki semakin rendah. Analisis
surface plot PV (Gambar 1) menunjukkan bahwa semakin lama pemanasan yang
diberikan mengakibatkan nilai PV cenderung semakin rendah. Suhu juga memberikan tren yang hampir sama, semakin tinggi suhu yang diberikan menghasilkan nilai PV yang semakin rendah. Perlakuan S50/W1 menunjukkan nilai PV yang paling tinggi (2126 cP), sedangkan perlakuan S55/W18 menunjukkan nilai PV yang paling rendah (191 cP). Suhu (X1) dan waktu (X2) memberikan korelasi negatif terhadap PV. Hasil statistik juga menunjukkan bahwa pengaruh waktu lebih dominan dibandingkan suhu. Meskipun demikian, kedua faktor tersebut tetap memberikan pengaruh yang signifikan (P < 0,05).Nilai FV setelah dilakukan annealing dikehendaki semakin rendah. Berdasarkan model pada surface plot RSM, semakin lama perlakuan diberikan cenderung menghasilkan nilai FV yang semakin rendah, begitu juga dengan suhu. Semakin tinggi suhu yang diberikan cenderung menghasilkan nilai FV yang semakin rendah. Nilai FV terendah (355 cP) terjadi pada kombinasi perlakuan S55/W18, sedangkan nilai FV tertinggi (2638 cP) terjadi pada kombinasi perlakuan S50/W1. Koefisien suhu (X1) dan waktu (X2) masing-masing sebesar -363,3 dan -481,8. Nilai minus pada koefisien menunjukkan korelasi negatif yang diberikan kedua faktor terhadap respon (FV). Nilai koefisien tersebut juga menunjukkan bahwa pengaruh yang diberikan waktu terhadap FV lebih dominan dibandingkan pengaruh yang diberikan suhu. Meskipun demikian, kedua faktor tersebut memberikan pengaruh yang signifikan terhadap FV (P < 0,05).
Analisis Volume dan Tekstur
Penambahan gum hingga 3% pada roti yang disubtitusi tepung termodifikasi (ANN F+3%) menampilkan volume pengembangan terbaik dibandingkan ANN F+1% dan ANN F+2% (Tabel 3). Meskipun demikian, volume pengembangan roti terigu (WHT F) masih lebih baik dibandingkan dengan semua perlakuan roti. Hal ini bisa dimengerti, karena terigu mengandung gluten untuk menahan gas CO2 yang dihasilkan
selama fermentasi. Kemampuan menahan gas gluten berkaitan dengan sifat viskoelastisnya yang terbentuk pada saat terigu bercampur dengan air dalam pembuatan adonan roti.
Hardness pada ANN F (1, 2, 3%) berkisar 22,0-23,2N (Tabel 3). Nilai ini lebih
tinggi dibandingkan dengan hardness WHT F (9,9N). Semakin tinggi hardness maka tekstur roti semakin keras. Gluten sangat mempengaruhi tekstur karena bersifat elastis sehingga hardness pada roti WHT F lebih rendah. Selain itu, kadar protein tepung uwi
Gambar 1. Surface plot sifat fisik dan gelatinisasi
0 55,0 57,5 60,0 62,5 WSI (%) -1 Suhu (C) 1 1 0 -1 Waktu (jam) -WA I (g/g) 8,5 9,0 -1 9,5 1 0 Suhu (C) 0 1 1 Waktu (jam) -Peak Visc (cP) 0 1000 -1 2000 1 0 0 Suhu (C) 1 1 Waktu (jam)
Surface Plot Peak Viscosity
0 -1 Final Visc (cP) 0 1000 2000 Suhu (C) -1 0 1 1 Waktu (jam)
Surface Plot Final Viscosity
0
Peak T ime (menit)
1 12,94 12,96 12,98 13,00 -1 0 -1 Waktu (jam) 1 Suhu (C)
Surface Plot Peak Time
A B
C
D
E
ungu yang rendah mengakibatkan kemampuan mengikat air berkurang sehingga kekerasan roti meningkat.
Tabel 3. Volume pengembangan roti dan hardness ANN F dan WHT F
Perlakuan Volume Pengembangan (cm3) Hardness (N)
ANN F+1% 413,27±21,6474a 23,2
ANN F+2% 430,95±21,6474a 23,0
ANN F+3% 512,20±21,6474b 22,0
WHT F 783,43±21,6474c 9,9
Analisis Indeks Glikemik Grafik penurunan gula darah (
Gambar 2) digunakan untuk menghitung nilai IG. Nilai IG didapat dari rata– rata gula darah per 15 menit pada WHT F (roti tawar berbahan terigu 100% – kontrol) dan ANN F (roti tawar berbahan subtitusi tepung termodifikasi 50% - annealed flour). Nilai IG yang didapat untuk ANN F adalah 93.19.
Gambar 2. Penurunan gula darah roti ANN F dan WHT F
KESIMPULAN
Modifikasi tepung uwi ungu dengan annealing (ANN F) mengakibatkan perubahan sifat fisik dan gelatinisasi tepung, antara lain penurunan peak viscosity dan
final viscosity, serta kenaikan peak time. Aplikasi ANN F dengan subtitusi 50% pada
roti menghasilkan tekstur dan volume pengembangan yang tidak lebih baik dari terigu, namun kondisi tersebut dapat diperbaiki dengan penambahan gum arab hingga 3%. IG yang dicapai adalah 93,19, nilai ini masih cukup tinggi untuk mencapai nilai IG medium. 60 70 80 90 100 110 120 0 15 30 45 60 75 90 105 120 Kadar gula darah (mg/dL) Menit ke-
Grafik penurunan gula darah
WHT F ANN F
DAFTAR PUSTAKA
Chung KM, Moon TW, & Chun JK. 2000. Influence of annealing on gel properties of mung bean starch. Cereal Chem. 77(5): 567-571.
Hoover R, Hughes T, Chung HJ, & Liu Q. 2010. Composition, molecular structure, properties, and modification of pulse starches. Food research international 43: 399-413.
Jayakodi L, Hoover R. 2008. Effect of annealing on the molecular structure and physicochemical properties of starches from different botanical origins – a review. Carbohydrate Polymers, 74: 691-703.
Li P-H, Huang C-C, Yang M-Y, Wang C-CR. 2011. Textural and sensory properties 1 of salted noodles containing purple yam flour. Accepted manuscript, Food research international.
Milanita D. 2010. Rekayasa kualitas roti tawar dari komposit tepung terigu dan Diocorea esculenta dengan gum arab sebagai pengendali struktur menggunakan metode taguchi. Skripsi. Jurusan Teknologi Industri Pertanian, Universitas Trunojoyo Madura.
Nugraha S. 2008. Beras dan indeks glisemiknya. Balai Besar Penelitian dan Pengembangan Pasca Panen. Departemen Pertanian RI.
Oramahi HA. 2008. Teori dan aplikasi penggunaan RSM (Response Surface Methodology). Yogyakarta: Ardana Media.
Purwandari U. 2011. Development of functional bread using yam (Discorea sp) flour. International Scientific Conference on Nutraceuticals and Functional Food. Kosice, Slovakia.
Suprianto G. 2009. Kajian pembuatan roti fungsional dengan pemanfaatan tepung uwi (Dioscorea spp). Skripsi. Jurusan Teknologi Industri Pertanian, Universitas Trunojoyo Madura.
