Kombinasi Enzim Poligalakturonase dan Enzim Pektinesterase pada Klarifikasi Sari Buah Naga Super Merah (Hylocereus costaricensis) dalam Pembuatan Sirup - UNS Institutional Repository

(1)

i SKRIPSI

Program Studi Ilmu dan Teknologi Pangan

Disusun oleh:

Rokhimah Sudarmi Ningsih

H0913089

Pembimbing Utama : Esti Widowati, S.Si., M.P

Pembimbing Pendamping : Ardhea Mustika Sari, S.TP., M.Sc

PROGRAM STUDI ILMU DAN TEKNOLOGI PANGAN

FAKULTAS PERTANIAN

UNIVERSITAS SEBELAS MARET

SURAKARTA

(2)

(3)

iii

PERSEMBAHAN

“Bacalah dengan (menyebut) nama Tuhanmu Yang menciptakan. Dia telah menciptakan manusia dari segumpal darah. Bacalah, dan Tuhanmulah Yang Maha Mulia. Yang mengajar

manusia dengan pena. Dia mengajarkan manusia apa yang tidak diketahuinya” (QS: Al-’Alaq 1-5)

Maka nikmat Tuhanmu yang manakah yang kamu dustakan? (QS: Ar-Rahman 13) Niscaya Allah akan mengangkat (derajat) orang yang beriman diantaramu dan

orang-orang yang diberi ilmu beberapa derajat (QS : Al-Mujadilah 11)

Ya Allah,

Kubersujud dihadapan-Mu,

Engkau berikan aku kesempatan untuk bisa sampai di penghujung awal perjuanganku Segala Puji bagi Mu ya Allah

Serta sholawat dan salam kepada habibal qolbi Sayyidina Rosulullah SAW dan para sahabat

Kupersembahkan sebuah karya yang semoga menjadi amal sholeh dan kebanggaan bagi keluargaku tercinta

Untuk belahan jiwaku yang tak pernah terbayangkan rintihan tangismu saat melahirkanku Ibundaku tercinta, Rohmatun

Untuk pengemban amanah surga keluarga, yang dengan jiwa besar memberikan edukasi, perlindungan, serta kasih sayang yang terpancar dari sorot mata tegasnya

Ayahandaku tercinta, Fauzi Agus Sumarno

Untuk wanita yang menjadi tempat ibunda mencurahkan keluh kesah, wanita yang menjadi tempat ayahanda berbakti,

Eyang Putri, Siami

بَحَأ ْنَم َعَم ُءْرَملا

“Seseorang itu akan bersama orang yang dicintainya” (H.R. Bukhori dan Muslim)

Maka aku ingin bersama dengan yang aku cintai kelak, di surga, di tempat terindah, bersama dengan orang-orang yang Allah cintai dan orang yang saling mencintai karena Allah

(4)

iv

KATA PENGANTAR

Puji syukur penulis panjatkan kepada Allah SWT atas rahmat dan

anugerah-Nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi “Kombinasi Enzim

Poligalakturonase dan Enzim Pektinesterase Pada Klarifikasi Sari Buah Naga

Super Merah (Hylocereus costaricensis) dalam Pembuatan Sirup” merupakan salah satu syarat yang harus dipenuhi 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, untuk itu

penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada kepada semua pihak yang telah

membantu dan mendukung, diantaranya:

1. Kedua orang tua saya, Ibu Rohmatun dan Bapak Fauzi Agus Sumarno, serta

Eyang Putri. Terima kasih atas dukungan, doa, semangat apapun yang tiada

hentinya kalian berikan kepada saya. Keberhasilan menyelesaikan skripsi ini

saya persembahkan sebagai salah satu wujud rasa terimakasih seta bakti saya

dalam membalas jasa-jasa yang pernah Ayah dan Ibu berikan, meskipun tidak

akan pernah bisa terbalas.

2. Prof. Dr. Ir. Bambang Pujiasmanto, M.S. selaku Dekan Fakultas Pertanian

Universitas Sebelas Maret Surakarta.

3. Ir. Bambang Sigit Amanto, M.Si. selaku Kepala Program Studi Ilmu dan

Teknologi Pangan Fakultas Pertanian Universitas Sebelas Maret Surakarta.

4. Asri Nursiwi, S.TP., M.Sc selaku Pembimbing Akademik yang dengan sabar

dan lapang dada menerima keluh kesah dan memberikan solusi yang solutif

dalam setiap semesternya.

5. Esti Widowati, S.Si., M.P. selaku Pembimbing Utama yang dengan sabar dan

senang hati memberikan banyak ilmu, saran, nasihat yang membangun bagi

penulis untuk menyelesaikan skripsi ini.

6. Ardhea Mustika Sari, S.T.P., M.Sc. selaku Pembimbing Pendamping yang

memberikan banyak saran dan motivasi bagi penulis dalam menyelesaikan

(5)

v

7. M. Zukhrufuz Zaman, S.P., M.P., Ph.D. selaku Penguji Skripsi yang

memberikan saran untuk menyelesaikan skripsi ini dengan baik.

8. Bapak dan Ibu Dosen serta seluruh staff program studi Ilmu dan Teknologi

Pangan, Fakultas Pertanian Universitas Sebelas Maret Surakarta atas segala

ilmu dan bantuan selama masa perkuliahan.

9. Budhe Tami dan Pakdhe Min, beserta keluarga Mbah Saekromo atas nasihat,

pengalaman, cerita, semangat dan motivasi terbaik.

10. Ibu Sri Subekti dan Bapak Warjimin selaku pemilik CV Wana Bekti Handayani,

yang dengan ikhlas menerima kehadiran tim kami dan membantu kelancaran

dalam penelitian.

11. Tim Enzim 2017: Fitriana Husnayaini, Dhita Permata Sari, Agrizka Armunanta,

Latya Duhita, Mifta Riandini, Anis Sinta, Amaliya Syahiidah, Khalida Hersari,

Nugraheni Nuriya teman seperjuangan dalam penelitian enzim serta squad Lab

Mikrobiologi. Terimakasih atas kesabarannya sudah menjadi patner skripsi

terbaik.

12. Kesayangan Ratna Fauzi, Ryka Sagita, Santi Indah, Rosi Pratiwi, dan Vebe

Wakhida inspirasi perjuangan dan semangatnya, serta pengorbanan bahu

membahu dalam menolong satu sama lain. Kalian panutanku.

13. Sahabat Zona Sharing: Aisha Titi, Putri, Wasi’atul, Dina Evita, Izaza,

Hammam, Faisal, Ardhika, Prima, Dek Sastya, Rifqi Syarif. Terimakasih untuk

semangat, persahabatan dan kebersamaan yang terjalin selama ini yang penuh

suka duka.

14. Teman-teman KKN SEMARJELO 2016 Kiki, Isti, Fai, Uun, Iffah, Norma,

Jamal, Aji, Rio, Riza, Yudi, Chandra, Indra, Guntur, Ferry, serta Ustadz Awaluddin atas dukungan, do’a dan motivasinya.

15. Seluruh anggota HIMAGHITA tercinta yang telah membersamai perjuangan

ini. Staff dan adik-adik magang Litbang tercinta yang selalu mendukung setiap

proses.

(6)

vi

17. Kakak-kakak ITP 2012 dan adik-adik ITP 2014-2015 atas dukungan dan

semangatnya.

18. Teman-teman Kontrakan Ceria Inna, Renita, RRD, Latifah, Cindy dan Kos

Elang Siwi atas doa, pengalaman dan semangat berbagi.

19. Pengurus dan anggota karang taruna AZIC, serta pengurus KIS AZIC yang tidak hentinya memberikan dukungan berupa do’a, motivasi, semangat, serta kesempatan yang selapang-lapangnya kepada penulis dalam menyelesaikan

skirpsi.

20. Rekan-rekanita IPNU-IPPNU PAC Kecamatan Getasan yang senantiasa memberikan dukungan do’a dan semangat, serta inspirasinya.

21. Sahabat-sahabati PMII Komisariat Kentingan, khusunya Rayon Pertanian, atas

nasihat dan kontribusi dalam penelitian yang dilakukan.

Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih jauh dari sempurna. Semoga

skripsi ini bermanfaat bagi penulis khususnya dan bagi pembaca pada umumnya.

Surakarta, 22 November 2017

(7)

vii DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ... i

HALAMAN PENGESAHAN ... ii

PERSEMBAHAN ... iii

KATA PENGANTAR ... iv

DAFTAR ISI ... vii

DAFTAR TABEL ... x

DAFTAR GAMBAR ... xi

DAFTAR LAMPIRAN ... xii

RINGKASAN ...xiii

SUMMARY ... xiv

BAB I. PENDAHULUAN ... 1

A. Latar Belakang ... 1

B. Rumusan Masalah ... 5

C. Tujuan Penelitian ... 5

D. Manfaat Penelitian ... 6

BAB II. LANDASAN TEORI ... 7

A. Tinjauan Pustaka ... 7

1. Buah Naga Super Merah ... 7

2. Sirup Buah ... 9

3. Pektin ... 10

4. Klarifikasi Sirup Buah ... 15

5. Enzim` ... 17

6. Enzim Poligalakturonase ... 20

7. Enzim Pektinesterase ... 22

B. Kerangka Berpikir ... 25

C. Hipotesis ... 25

BAB III. METODE PENELITIAN ... 26

A. Tempat dan Waktu Penelitian ... 26

B. Alat dan Bahan ... 26

(8)

viii

2. Bahan ... 27

C. Tahapan Penelitian ... 28

1. Proses Persiapan Isolat ... 28

2. Produksi, Isolasi, dan Ekstraksi Enzim Poligalakturonase dan Pektinesterase ... 29

2.1 Produksi Enzim Poligalakturonase dan Pektinesterase ... 30

2.2 Isolasi dan Ekstraksi Enzim Poligalakturonase dan Pektinesterase ... 30

3. Pemurnian Parsial Enzim Poligalakturonase dan Pektinesterase 3.1 Presipitasi Amonium Sulfat ... 30

3.2 Desalting menggunakan Dialisis ... 31

3.3 Uji Aktivitas Enzim ... 33

4. Penentuan Konsentrasi Enzim Poligalakturonase dan Pektinesterase 4.1 Penentuan Konsentrasi Enzim Poligalakturonase ... 36

4.2 Penentuan Konsentrasi Enzim Pektinesterase ... 36

4.3 Penentuan Kombinasi Variasi Konsentrasi Enzim Poligalakturonase dan Enzim Pektinesterase ... 37

5. Pembuatan Sari Buah Naga Super Merah ... 37

6. Pengujian Klarifikasi Sari Buah Naga Super Merah ... 38

6.1 pH ... 38

6.2 Total Padatan Terlarut ... 39

6.3 Transmitansi ... 39

6.4 Viskositas ... 39

D. Metode Analisis ... 41

E. Rancangan Penelitian ... 41

BAB IV. HASIL DAN PEMBAHASAN ... 43

A. Hasil Klarifikasi Sari Buah Naga Super Merah ... 43

1. pH ... 43

2. Total Padatan Terlarut ... 48

3. Transmitansi ... 52

4. Viskositas ... 56

(9)

ix

BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN ... 65

A. Kesimpulan ... 65

B. Saran ... 65

DAFTAR PUSTAKA ... 66

(10)

x

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Kandungan Nutrisi Buah Naga Super Merah ... 8

Tabel 2.2 Syarat Mutu Sirup ... 10

Tabel 3.1 Karakteristik Isolat Bakteri Pektinolitik yang Digunakan ... 28

Tabel 3.2 Karakteristik Enzim dari Isolat Bakteri Pektinolitik AR2 dan

KK2 yang Digunakan ... 28

Tabel 3.3 Hasil Perhitungan Haemocytometer Isolat AR2 dan KK2 ... 30

Tabel 3.4 Jumlah Enzim yang Dihasilkan ... 35

Tabel 3.5 Variasi Konsentrasi Enzim Poligalakturonase dan

Pektinesterase ... 37

Tabel 3.6 Rendemen Sari Buah Naga Super Merah ... 38

Tabel 3.7 Metode Analisis ... 41

Tabel 4.1 Hasil Analisis Klarifikasi Sari Buah Naga Super Merah dalam

Pembuatan Sirup terhadap Parameter pH ... 45

Pembuatan Sirup terhadap Parameter Total Padatan Terlarut ... 49

Pembuatan Sirup terhadap Parameter Transmitansi ... 53

Pembuatan Sirup terhadap Parameter Viskositas ... 57

Tabel 4.5 Penentuan Konsentrasi Enzim Poligalakturonase dan Enzim

Pektinesterase Terbaik Berdasarkan Faktor pH, Total Padatan Terlarut,

(11)

xi

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1.1 Sirup Buah Naga Super Merah CV Wana Bekti Handayani .... 2

Gambar 2.1 Struktur Dinding Sel Tanaman ... 11

Gambar 2.2 Struktur Pektin ... 12

Gambar 2.3 Molekul Pektin dengan Kadar Metoksil Tinggi ... 13

Gambar 2.4 Molekul Pektin dengan Kadar Metoksil Rendah ... 13

Gambar 2.5 Reaksi Deesterifikasi Pektin ... 14

Gambar 2.6 Kerja Enzim Poligalakturonase ... 21

Gambar 2.7 Kerja Enzim Pektinesterase ... 24

Gambar 2.8 Kerangka Berpikir ... 25

Gambar 3.1 Diagram Alir Tahapan Proses Persiapan Isolat ... 29

Gambar 3.2 Diagram Alir Tahapan Produksi dan Purifikasi Enzim ... 33

Gambar 3.3 Diagram Alir Tahapan Uji Aktivitas Enzim Poligalakturonase ... 35

Gambar 3.4 Diagram Alir Tahapan Uji Aktivitas Enzim Pektinesterase ... 36

Gambar 3.5 Diagram Alir Pembuatan Sirup Buah Naga Super Merah ... 40

(12)

xii

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran 1 Media Pektin Agar ... 75

Lampiran 2 Media Produksi Starter dan Produksi Enzim ... 75

Lampiran 3 Buffer Asetat 0,05 M pH 5,2 ... 75

Lampiran 4 Buffer Fosfat 0,05 M pH 7 ... 75

Lampiran 5 Perhitungan Jumlah Sel Mikroba ... 76

Lampiran 6 Reagen Uji Aktivitas Enzim Poligalakturonase ... 76

Lampiran 7 Reagen Uji Aktivitas Enzim Pektinesterase ... 77

Lampiran 8 Tabel Konsentrasi Ammonium Sulfat ... 77

Lampiran 9 Perhitungan Total Padatan Terlarut ... 78

Lampiran 10 Data Pengamatan Parameter Hasil Klarifikasi Sari Buah Naga Super Merah ... 79

A. Parameter pH ... 79

B. Parameter Total Padatan Terlarut ... 80

C. Parameter Transmitansi ... 81

D. Parameter Viskositas ... 82

Lampiran 10 Hasil Analisis Statistik Two Way ANOVA ... 83

Lampiran 11 Penentuan Perlakuan Terbaik ... 95

(13)

xiii

KOMBINASI ENZIM POLIGALAKTURONASE DAN ENZIM PEKTINESTERASE PADA KLARIFIKASI SIRUP BUAH NAGA SUPER

MERAH (Hylocereus costaricensis) DALAM PEMBUATAN SIRUP

Rokhimah Sudarmi Ningsih H0913089

RINGKASAN

Buah naga super merah (Hylocereus costaricensis) segar memiliki umur simpan 7-10 hari pada suhu 14oC dengan kadar air tinggi (90 %). Perlu suatu metode pengolahan seperti pembuatan sirup buah. Karakteristik dari sirup buah naga super merah ialah kental, sedikit asam, dan banyak padatan terlarut. Kekentalan sirup buah yang disebabkan oleh pektin dapat mengganggu filtrasi dan mengurangi rendemen. Degradasi pektin oleh enzim bertujuan untuk mengurai pektin menjadi lebih kecil agar mendapatkan sari buah naga yang encer dan jernih. Kombinasi enzim poligalakturonase dan pektinesterase dapat mengoptimalkan klarifikasi sari buah naga super merah dalam pembuatan sirup. Enzim poligalakturonase bekerja dengan memutuskan ikatan α-1,4-glikosidik sedangkan enzim pektinesterase bekerja dengan memutuskan ikatan gugus metoksil dari pektin.

Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh kombinasi enzim poligalakturonase (PG) bakteri Bacillus licherniformis strain GD2a AR2 dan enzim pektinesterase (PE) bakteri Bacillus licherniformis strain GD2a KK2 pada klarifikasi sari buah naga super merah dalam pembuatan sirup berdasarkan parameter pH, total padatan terlarut, transmitansi, dan viskositas. Penelitian ini menggunakan Rancangan Acak Lengkap Faktorial (RAL-F) dengan dua faktor, variasi konsentrasi enzim PG (0%; 0,09%; 0,1%; 0,11%) dan variasi konsentrasi enzim PE (0%; 0,5%; 1%; 1,5%), tiga kali ulangan sampel dan satu kali analisis. Data hasil penelitian dianalisis dengan metode Two Way ANOVA.

Hasil penelitian menunjukkan aktivitas enzim PG dan PE murni parsial yang didapatkan ialah 0,31 U/ml dan 1,167 U/ml. Interaksi kedua enzim berpengaruh pada parameter total padatan terlarut dan nilai transmitansi, sedangkan parameter pH dan viskositas tidak terdapat interaksi antar enzim. Sampel penambahan enzim PG dan PE dapat meningkatkan nilai transmitansi, serta menurunkan total padatan terlarut dan mvisositas. Sampel dengan penambahan enzim PG 0,11% dan PE 0,5% menjadi sampel terbaik karena dapat menurunkan total padatan terlarut (38,133oBrix); meningkatkan transmitansi (74,5 %T); dan menurunkan viskositas (0,128 cP).

(14)

xiv

COMBINATION OF POLYGALACTURONASE AND PECTINESTERASE

ENZYME IN SUPER RED DRAGON FRUIT (Hylocereus costaricensis)

JUICE CLARIFICATIONS FOR SYRUP PRODUCTION

Rokhimah Sudarmi Ningsih H0913089

SUMMARY

Super red dragon fruit (Hylocereus costaricensis) has a shelf life of 7-10 days at 14°C with high water content (90%). Processing was need to optimalized the fruit, such as fruit syrup production. Characteristics of super red dragon fruit syrup was thick, slightly acidic, and contain a lot of soluble solids. Pectin that contained in syrup caused by pectin could reduce the yield. The degradation of pectin aims to hydrolized the pectin in order to obtain a clear syrup. The combination of polygalacturonase and pectinesterase enzyme can optimize the clarification of super red dragon fruit clarification in syrup production. The polygalacturonase enzyme hydrolized the α-1,4-glycosidic bond while the pectinesterase enzyme break the metoxyl group bond of pectin.

The aim of this research was to investigated the effect of polygalacturonase enzyme (PG) from Bacillus licheniformis strain GD2a AR2 and pectinesterase enzyme (PE) from Bacillus licheniformis strain GD2a KK2 on the super red dragon fruit juice clarification in syrup production based on pH, total soluble solid, transmittance, and viscosity. This study used a Factorial Completely Randomized Design (FCRD) with two factors, variation in PG enzyme concentration (0%, 0.09%, 0.1%, 0, i1%) and variation of enzyme concentration of PE (0% 5%, 1%, 1.5%), three replicates and one analysis. The data of the research were analyzed by Two Way ANOVA method.

The results showed that the partial activity of PG and PE enzyme was 0.31 U/ml and 1,167 U/ml. The interaction of both enzymes has an effect on the parameters of the total soluble solid and the transmittance value, while the pH and viscosity have no effect. Samples added by PG and PE enzymes could increased the value of transmittance, as well as decreased the total soluble solids and viscosity. Samples with the addition of 0.11% PG enzyme and 0.5% PE were the best samples because they decreased the total soluble solids (38.133o_Brix); increased transmittance (74.5% T); and decreased viscosity (0.128 cP).