PENGARUH UKURAN PARTIKEL, BOBOT DAN
PENAMBAHAN GARAM TERHADAP PROFIL GELATINISASI
TEPUNG DAN PATI JAGUNG
(Effects of Particle Size, Weight, and Salt on Gelatinization Profile of
Corn Flour and Corn Starch)
ABSTRACT
The objective of this research is to study the effects of particle sizes (60, 80 and 100 mesh), concentration of corn flour and corn starch in water (40, 45, 50 and 55 gr in 450 ml), sodium chloride (1, 2, 3, and 4%, w/w) and sodium carbonate (0.1, 0.3, 0.6, 0.9 and 1.2%, w/w) on corn flour and corn starch gelatinization profile. The changes of gelatinization profile of corn flour and corn starch were characterized by Brabender Amilograph. The initial temperature and maximum temperature of gelatinization increased and peak viscosity decreased with the increased of particle sizes. Increasing concentration of corn flour and corn starch in water tend to decrease maximum temperature of gelatinization and increase peak viscosity, but had no significant effect in initial temperature. The addition of sodium chloride in corn flour increased initial gelatinization temperature, maximum temperature of gelatinization, peak viscosity and cold viscosity (p<0.05). In the case of corn starch, the addition of sodium chloride 1% increased initial temperature and peak viscosity, but addition in higher level concentration had no significant effect. The addition of sodium carbonate in corn flour and corn starch increased the initial temperature and peak viscosity, but decreased maximum temperature of gelatinization and cold viscosity.
Key words : Gelatinization profile, corn starch, corn flour, salt
ABSTRAK
Penelitian ini bertujuan untuk melihat pengaruh ukuran partikel (60, 80 dan 100 mesh), konsentrasi tepung jagung dan pati jagung dalam suspensi (40, 45, 50 dan 55 gr dalam 450 ml aquades), penambahan sodium klorida (1, 2, 3, dan 4%, w/w) dan sodium karbonat (0,1, 0,3, 0,6, 0,9 dan 1,2%, w/w) pada profil gelatinisasi tepung jagung dan pati jagung. Profil gelatinisasi diukur menggunakan Brabender Amilograph. Hasil penelitian menunjukkan bahwa suhu awal gelatinisasi dan suhu gelatinisasi maksimum meningkat, sedangkan viskositas puncak menurun dengan peningkatan ukuran partikel tepung jagung. Peningkatan konsenstrasi tepung jagung dan pati jagung dalam suspensi dapat menurunkan suhu gelatinisasi maksimum dan meningkakan viskositas puncak, tetapi tidak berpengaruh terhadap suhu awal gelatinisasi. Penambahan sodium klorida pada tepung jagung dapat meningkatkan suhu awal gelatinisasi, suhu gelatinisasi maksimum, viskositas puncak dan viskositas dingin (p<0,05). Untuk pati jagung, penambahan sodium klorida 1% dapat meningkatkan suhu awal gelatinisasi dan viskositas puncak, tetapi peningkatan kadar yang lebih tinggi lagi tidak memberikan dampak yang signifikan. Penambahan sodium
karbonat pada tepung jagung dan pati jagung dapat meningkatkan suhu awal gelatinisasi dan viskositas puncak, tetapi menurunkan suhu gelatinisasi maksimum dan viskositas dingi.
Key words : Profil gelatinisasi, pati jagung, tepung jagung, garam
PENDAHULUAN
Profil gelatinisasi merupakan sifat-sifat pati atau tepung yang diidentifikasi dengan dengan menggunakan alat Brabender Amilograph. Profil gelatinisasi meliputi suhu awal gelatinisasi, suhu gelatinisasi maksimum, viskositas puncak, viskositas balik dan viskositas dingin (suhu 50oC). Karakterisasi sifat ini diperlukan untuk menduga pengaruh bahan yang digunakan terhadap karakteristik mi yang dihasilkan.
Ukuran partikel memberikan pengaruh yang sangat signifikan terhadap mutu mi dari tepung sorghum (Suhendro at al., 2000) dan dari tepung jagung (Waniska et al., 1999). Semakin kecil ukuran tepung, karakteristik mi yang dihasilkan semakin bagus.
Viskositas pasta pati dan tepung jagung dipengaruhi oleh kadar air (total solid). Semakin tinggi kadar air, maka viskositasnya semakin rendah dan semakin tinggi suhu, viskositasnya semakin tinggi. Kadar air yang tinggi dapat menurunkan cooking loss namun meningkatkan waktu pemasakan (Waniska et al., 1999). Charutigon et al. (2007) membuat mi menggunakan tepung beras dengan kadar air 65% berat kering, sedangkan Waniska et al. (1999) menggunakan tepung jagung dengan kadar air 83% berat kering. Derby at al. (1975) meneliti gelatinisasi tepung terigu dan menemukan bahwa pada kadar air 33% mulai terjadi pembengkakan granula, pada kadar air di atas 50% dapat terjadi gelatinisasi sempurna.
Penambahan garam dapat mempengaruhi profil gelatinisasi dan karakteristik mi yang dihasilkan. Penambahan sodium klorida dapat meningkatkan viskositas puncak tepung terigu dan elastisitas mi (Wu at al., 2006), namun pada penambahan di atas 3% dapat merusak reologi mie yaitu modulus elastisitas menurun sehingga mie menjadi kurang elastis. Moss at al. (1986) melaporkan bahwa penambahan sodium karbonat (Na2CO3) 1% dan sodium hidroksida (NaOH) 0,3% (dari berat tepung),
dapat meningkatkan suhu dan waktu gelatinisasi serta viskositas puncak. Pada semua kasus terjadi peningkatan viskositas antara 300 – 1000 BU.
Chen (2003), meneliti profil gelatinisasi pati ubi jalar dan menemukan bahwa suspensi pati dalam larutan sodium klorida (NaCl) 1,5% memberikan nilai suhu awal gelatinisasi yang lebih tinggi dan viskositas puncak yang lebih rendah dibandingkan dengan suspensi pati. Menurut Koch dan Jane (2000), ion dari NaCl memiliki interaksi elektrostatik dengan air yang lebih kuat dan mendorong terjadinya ikatan hidrogen diantara molekul-molekul air. Interaksi elektrostatik ini meningkatkan viskositas larutan dan meningkatkan kenaikan titik didih larutan, sehingga menghambat molekul air untuk masuk ke dalam granula pati dan mengakibatkan waktu yang lebih lama dan suhu yang lebih tinggi untuk mulai terjadinya gelatinisasi. Pada proses pembuatan produk pasta, diperlukan suhu yang lebih tinggi dan waktu yang lama untuk mencapai kondisi tingkat gelatinisasi yang diinginkan.
Hal berbeda terjadi pada suspensi tepung terigu, barley dan rye, dimana NaCl meningkatkan suhu awal gelatinisasi dan suhu puncak gelatinisasi (Linko at al., 1984). Khusus untuk tepung terigu dan barley, penambahan NaCl menyebabkan peningkatan viskositas puncak yang sangat tajam. Penambahan NaCl dapat menyebabkan peningkatan resistensi granula pati terhadap break down dan menghambat aktivitas amilolitik dalam tepung yang mengandung α-amilase.
Pengaruh penambahan garam NaCl dan garam basa (Na2CO3) terhadap profil
gelatinisasi telah banyak dilakukan, namun untuk tepung dan pati jagung masih belum banyak dilaporkan. Oleh karena itu dalam penelitian ini dipelajari pengaruh penambahan NaCl dan Na2CO3 terhadap profil gelatinisasi pati dan tepung jagung
sehingga data yang diperoleh dapat digunakan untuk menduga sifat-sifat adonan dan produk pasta berbasis pati dan tepung jagung.
METODOLOGI
Bahan dan Alat
Bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah tepung jagung ukuran 60, 80 dan 100 mesh dari varietas jagung P21 yang diperoleh dari Dinas Pertanian Kabupaten Ponorogo serta pati jagung yang diperoleh dari PT Suba Gel, garam NaCl dan Na2CO3. Alat-alat yang digunakan adalah Brabender Visco Amylograph tipe
Metode Penelitian
Persiapan Bahan
Jagung ditepungkan dengan teknik penepungan kering. Jagung digiling menggunakan pin disc mill dengan saringan ukuran 10 mesh, diambangkan dalam air untuk membuang lembaga dan kulit ari. Grit dijemur sampai kadar air 35±2% kemudian digiling menggunakan pin disc mill dengan saringan ukuran 48 mesh. Tepung hasil penggilingan dikeringkan menggunakan oven pengering selama 16 jam pada suhu 50oC dan diayak bertingkat sampai diperoleh tepung ukuran 60, 80 dan 100 mesh. Masing-masing kelompok ukuran tepung dihomogenkan dan dikeringkan menggunakan oven pengering selama 16 jam pada suhu 50oC sebelum dikemas. Tepung dikemas menggunakan kemasan primer plastik PP setiap 200 gram, kemasan sekunder plastik PP dan diluar kemasan primer diberi silika gel. Selanjutnya tepung disimpan di freezer (-4oC).
Karakterisasi Komposisi Kimia
Tepung dan pati jagung dianalisa proksimat dan kadar amilosa, dua kali ulangan. Analisa ini digunakan sebagai informasi dasar tentang tepung dan pati jagung yang digunakan. Analisis kadar air metode oven (AOAC, 1995), kadar abu (AOAC, 1995), kadar lemak metode soxhlet (AOAC, 1995), kadar protein metode Mikro – Kjeldahl (AOAC, 1995), kadar karbohidrat (by difference), analisis total pati (AOAC, 1995) dan analisa amilosa (Apriyantono et al., 1989).
Pengaruh Ukuran Tepung Jagung
Sebanyak 45 gram tepung jagung ukuran 60, 80 dan 100 mesh dicampur dengan 450 ml aquades dan diukur profil gelatinisasi dengan dua ulangan. Pengukuran dilakukan sampai suhu mencapai 97o
Sebanyak 40, 45, 50, dan 55 gram tepung dan pati jagung, masing-masing dicampur dengan 450 ml aquades dan diukur profil gelatinisasi dengan dua ulangan.
C Respon yang dilihat adalah suhu awal gelatinisasi, suhu gelatinisasi maksimum dan viskositas puncak.
Pengukuran dilakukan sampai suhu mencapai 97oC. Respon yang dilihat adalah suhu awal gelatinisasi, suhu gelatinisasi maksimum dan viskositas puncak.
Pengaruh Penambahan NaCl dan Na2CO3 pada Tepung dan Pati Jagung
Sebanyak 45 gram sampel ditambah dengan garam NaCl (1, 2, 3 dan 4% dari berat sampel), dicampur dengan 450 ml air dan diukur profil gelatinisasi dengan dua ulangan. Untuk pengaruh Na2CO3 pada sifat amilografi pati dan tepung, dilakukan
penambahan Na2CO3 sebanyak 0,3; 0,6; 0,9 dan 1,2% (dari berat sampel).
Pengukuran dilakukan sampai suhu mencapai 97oC, dan fase pendinginan setelah pemanasan dilakukan hingga suhu mencapai 50oC. Respon yang dilihat adalah suhu awal gelatinisasi, suhu gelatinisasi maksimum, viskositas puncak, viskositas dingin, break down viscosity dan set back viscosity. Break down viscosity dihitung dari viskositas puncak dikurangi dengan viskositas terendah pada saat pemanasan diteruskan, set back viscosity dihitung dari viskositas pada suhu 50oC dikurangi dengan viskositas terendah yang dicapai suspensi.
HASIL DAN PEMBAHASAN Analisis Proksimat Tepung dan Pati Jagung
Hasil analisis proksimat terhadap tepung jagung dan pati jagung disajikan pada Tabel 4.1. Kadar air tepung jagung cukup rendah (5,46%) karena pada proses pembuatan tepung jagung, dilakukan proses pengeringan menggunakan oven pengering sebanyak dua kali (sebelum dan sesudah pengayakan), masing-masing pada suhu 50o
Kadar protein tepung jagung (6,32%) lebih rendah dibandingkan dengan penelitian Lorenz dan Karel (1991), yang menyebutkan rata-rata protein dari endosperma jagung adalah 8,0%. Hal ini kemungkinan terjadi karena pada saat
C selama kurang lebih 16 jam. Kadar air tepung ini telah diverifikasi dengan cara mengeluarkan tepung dari freezer dan dilakukan pengukuran kadar air selama 4 hari berturut. Dalam kondisi terkemas plastik polipropilen, selama 4 hari, hasil pengukuran kadar air tepung menunjukkan nilai 5,89; 6,08; 6,46 dan 6,65. Pati jagung yang digunakan memiliki kadar air yang cukup tinggi (13,20%) karena dikemas dengan kantung kertas dan telah mengalami kesetimbangan dengan lingkungan.
pembuatan tepung jagung, grit jagung mengalami pengambangan yang dapat menyebabkan larutnya protein larut air sitoplasma dari tepung jagung, yaitu albumin dan gobulin (Lasztity, 1986).
Kandungan lemak (1,73%) pada tepung lebih besar dari yang disampaikan Inglett (1970) yaitu sebesar 0,8% pada bagian endosperma. Proses pemisahan lembaga dan tip cap (bagian biji jagung yang banyak mengandung lemak) belum sempurna karena pemisahannya menggunakan pengambangan manual. Masih ada bagian lembaga dan tip cap yang tertinggal atau menempel pada grit dan turut tergiling.
Berdasarkan kandungan amilosa, varietas P21 merupakan jagung normal (kadar amilosa 30,67%). Hal ini sesuai dengan pernyataan Tam at al. (2004), yang menyebutkan bahwa kisaran amilosa jagung normal adalah 27 – 30 %. Sedangkan pati jagung yang digunakan dalam penelitian ini memiliki kandungan amilosa yang tinggi (35,20%).
Tabel 4.1. Perbandingan karakteristik tepung jagung varietas P21 dengan pati jagung yang diperoleh dari PT Suba Gel
Kandungan (% basis basah) Tepung Jagung P21 Pati Jagung
Kadar air 5,46 13,20 Protein 6,32 0,67 Lemak 1,73 0,17 Abu 0,31 0,01 Karbohidrat 86,18 85,95 Amilosa 30,67 35,20
Pengaruh Ukuran Tepung
Ukuran tepung jagung berpengaruh nyata (p<0,05) terhadap suhu awal gelatinisasi, suhu gelatinisasi maksimum dan viskositas puncak (Tabel 4.2). Semakin besar ukuran tepung, semakin tinggi suhu yang diperlukan untuk memulai terjadinya gelatinisasi dan semakin tinggi pula suhu untuk mencapai viskositas puncak. Namun semakin besar ukuran tepung, semakin rendah viskositas puncak suspensi. Pengaruh ukuran tepung terhadap profil gelatinisasi dapat dilihat pada Gambar 4.1. Korelasi antara ukuran tepung dengan profil gelatinisasi cukup signifikan (Gambar 4.2.),
terlihat dari nilai R2=0,97 (suhu awal gelatinisasi), R2=0,99 (suhu gelatinisasi maksimum) dan R2
Semakin besar ukuran tepung, diperlukan penetrasi panas dan penetrasi air yang lebih lama sehingga lebih sulit untuk terjadinya gelatinisasi. Menurut Nishita dan Bean (1982) pada granula tepung yang berukuran besar, sebagian besar pati di dalam tepung jagung masih terjebak dalam satu pecahan biji, sehingga pati sulit mengalami gelatinisasi. Semakin halus dan semakin seragam ukuran tepung, proses gelatinisasi terjadi dalam waktu yang hampir bersamaan sehingga viskositas maksimum tepung dengan ukuran lebih kecil akan lebih tinggi dibandingkan tepung kasar. Partikel tepung yang lebih besar akan membutuhkan waktu yang lebih lama untuk pengembangan dan gelatinisasi (Waniska at al., 1999).
Tabel 4.2. Pengaruh ukuran partikel terhadap profil gelatinisasi tepung jagung =0,95 (viskositas puncak). Ukuran Partikel (Lolos Ayakan) Suhu Awal Gelatinisasi Suhu Gelatinisasi Maksimum Viskosistas Puncak 100 mesh 71,50a±0,50 90,00a±0,00 795,00a±5,00 80 mesh 72,00a±0,00 93,00b±0,00 570,00b±10,00 60 mesh 75,00b±0,00 96,50c±0,50 470,00c±10,00
Keterangan: Nilai yang diikuti oleh huruf yang berbeda pada kolom yang sama menunjukkan perbedaan yang nyata pada uji Duncan (p<0,05)
Ukuran tepung jagung yang besar (tidak lolos ayakan 100 mesh) menghasilkan viskositas puncak yang rendah pada suhu tertinggi brabender yaitu 97oC. Ketiadaan mekanisme shear pada brabender menyebabkan proses pemecahan (rupture) granula
terhambat. Pengambangan granula pati dan pelepasan amilosa dari granula pati terjadi secara bertahap dimulai dari pati yang berada di sisi luar granula tepung, dan berlanjut ketika penetrasi air dan panas sudah mencapai bagian dalam granula. Menurut Srichuwong (2006), viskositas puncak ketika pengembangan pati mencapai titik maksimum dan viskositas akan menurun ketika pati mengalami rupture. Pada ganula berkuran besar ketika sebagian granula pati sudah mengalami rupture, sebagian yang lain baru mengembang. Hal ini yang menyebabkan viskositas tepung dengan ukuran besar lebih rendah dibandingkan dengan tepung berukuran kecil.
Pada aplikasi pembuatan produk mi jagung, tepung jagung pada ukuran besar (tidak lolos ayakan 100 mesh) sulit membentuk gel yang kuat, jika tanpa tekanan shear yang cukup, karena gelatinisasi terjadi tidak serempak (secara bertahap) sehingga sulit untuk dibuat mi jagung. Menurut Waniska at al. (1999), pembuatan mi jagung dari maize meal (lolos ayakan 40 mesh 2%, lolos ayakan 60 mesh 37,6%, lolos ayakan 80 mesh 51,0% dan lolos ayakan 100 mesh 9,4%) menghasilkan mi dengan karakteristik yang kurang baik dibandingkan dengan mi dari tepung jagung. Mi dari maize meal memiliki cooking loss sekitar 60%.
a b
c
Gambar 4.2. Hubungan pengaruh ukuran tepung jagung terhadap : (a) suhu awal gelatinisasi
(b) suhu gelatinisasi maksimum (c) viskositas puncak.
Pengaruh Konsentrasi Partikel dalam Suspensi
Konsentrasi tepung jagung dan pati dalam suspensi berpengaruh nyata terhadap suhu gelatinisasi maksimum dan viskositas puncak (p<0,05) namun tidak berpengaruh nyata terhadap suhu awal gelatinisasi (p>0,05). Semakin tinggi jumlah tepung atau pati dalam suspensi akan menurunkan suhu gelatinisasi maksimum dan menaikkan viskositas puncak (Tabel 4.3). Berdasarkan Tabel 4.3. terlihat bahwa pati jagung memiliki karakteristik suhu awal gelatinisasi lebih tinggi dan viskositas puncak yang lebih rendah dibandingkan dengan tepung jagung. Hal ini terjadi karena kandungan amilosa pati jagung yang digunakan dalam penelitian ini lebih besar dibandingkan dengan kandungan amilosa tepung jagung (Tabel 4.1.)
Kandungan amilosa sangat mempengaruhi pasting properties tepung atau pati. Tam at al. (2004) meneliti pasting properties dari pati jagung dengan kandungan amilosa yang berbeda-beda (N4=60,8, N5=58,7, N6=40,0, N7=3,8, N8=1,6, N9=0,2, N10=28,8, N11=27,7%) menggunakan rapid visco analyser. Hasilnya disajikan pada Gambar 4.3.
Suhu awal gelatinisasi adalah suhu terdeteksinya perubahan fisik pada granula pati, yaitu ketika granula pati mulai mengembang dan amilosa mulai keluar dari granula (Liu, 2005). Pada konsentrasi tepung dan pati yang berbeda, mekanisme awal
Gambar 4.3. Pasting properties pati jagung dengan kadar amilosa rendah N7, N8, N9, amilosa sedang N10, N11 dan amilosa tinggi N4, N5, N6 (Tam at al., 2004)
perubahan granula (pembengkakan) adalah sama yaitu setiap granula menyerap air (jumlah air berlebih) dan terkena panas yang sama. Proses pembengkakan yang sama ini menyebabkan suhu awal gelatinisasi relatif sama pada berbagai konsentrasi tepung atau pati jagung.
Tabel 4.3. Pengaruh konsentrasi partikel dalam suspensi terhadap profil gelatinisasi tepung jagung dan pati jagung
Konsentrasi Partikel (gr dalam 450 ml aquades) Suhu Awal Gelatinisasi Suhu Gelatinisasi Maksimum Viskosistas Puncak Tepung Jagung 40 70,75a±0,25 93,50a±0,50 615,00a±5,00 45 71,00a±0,00 93,50a±0,00 795,00b±5,00 50 71,25a±0,25 91,75b±0,25 1000,00c±10,00 55 71,00a±0,00 90,75b±0,25 1250,00d±5,00 Pati Jagung 40 75,00a±0,00 95,50a±0,50 420,00a±0,00 45 75,00a±0,00 94,00b±0,00 587,25b±,25 50 75,00a±0,00 92,50c±0,50 822,25c±2,25 55 74,75a±0,25 91,00d±0,00 1255,00d±5,00 Keterangan: Nilai yang diikuti oleh huruf yang berbeda pada kolom yang sama menunjukkan
perbedaan yang nyata pada uji Duncan (p<0,05)
Proses penyerapan air dan pembengkakan granula berlanjut, ketika pemanasan dilanjutkan. Pada konsentrasi tepung dan pati jagung yang lebih tinggi, jumlah granula yang membengkak lebih banyak dan jumlah air yang berada di luar granula lebih sedikit sehingga kekentalan suspensi lebih tinggi. Hal ini yang menyebabkan viskositas puncak lebih tinggi. Proses penyerapan air berjalan seiring dengan kenaikan suhu. Ketersediaan air yang terbatas menyebabkan pembengkakan granula tidak dapat berlanjut akibat tidak adanya lagi air yang dapat diserap granula.
Ketika pemanasan dilanjutkan, granula tidak membengkak lebih besar lagi tetapi masuk pada mekanisme rupture yang terdeteksi dengan penurunan viskositas (Srichuwong, 2006). Hal ini yang menjelaskan semakin tinggi konsentrasi granula, suhu gelatinisasi maksimum semakin rendah. Hubungan antara konsentrasi tepung dan pati jagung dengan suhu awal gelatinisasi, suhu gelatinisasi maksimum dan viskositas puncak disajikan pada Gambar 4.5. dan Gambar 4.6.
Nilai koefisien korelasi (R2) pengaruh konsentrasi tepung dalam suspensi air terhadap viskositas puncak sebesar 0,99 (Gambar 4.5.b.) menunjukkan bahwa model tersebut dapat diterima. Untuk selang konsentrasi tepung jagung antara 40 - 55 gram (dalam 450 ml air ketika pengukuran amilografi dilakukan), kenaikan 1 gram tepung dapat meningkatkan nilai viskositas puncak suspensi tepung sebesar 57 BU (Brabender Unit).
a b
Gambar 4.5. Hubungan antara konsentrasi tepung jagung dalam suspensi dengan suhu gelatinisasi maksimum (a) dan viskositas puncak (b)
Gambar 4.6. Hubungan konsentrasi pati jagung dalam suspensi dengan suhu gelatinisasi maksimum (a) dan viskositas puncak (b)
Nilai koefisien korelasi (R2) sebesar 0,96 pada pengaruh konsentasi pati jagung dalam suspensi air terhadap suhu gelatinisasi maksimum (Gambar 4.6.a.) dan nilai R2 sebesar 0,99 terhadap viskositas puncak (Gambar 4.6.b.) menunjukkan bahwa model tersebut dapat diterima. Untuk selang konsentrasi pati jagung antara 40 - 55 gram (dalam 450 ml air ketika pengukuran amilografi dilakukan), kenaikan 1 gram pati jagung meningkatkan nilai viskositas suspensi pati jagung sebesar 49 BU (Brabender Unit).
Pengaruh konsentrasi tepung terhadap profil gelatinisasi memberikan gambaran bahwa dalam pembuatan mi jagung jumlah air yang ditambahkan harus diperhatikan. Jumlah air yang ditambahkan ke dalam tepung sangat berpengaruh terhadap sifat mi yang dihasilkan, karena berfungsi untuk proses gelatinisasi yang optimum. Charutigon at al. (2007) menggunakan tepung beras dengan kadar air 65% berat kering, sedangkan Waniska at al. (1999) menggunakan tepung jagung dengan kadar air 83% berat kering.
Pengaruh Garam Sodium Klorida
Penambahan NaCl pada suspensi tepung jagung (Tabel 4.4.) berpengaruh nyata pada suhu awal gelatinisasi, suhu gelatinisasi maksimum, viskositas puncak, viskositas dingin, viskositas breakdown dan viskositas setback (p<0,05). Penambahan NaCl dapat meningkatkan suhu awal gelatinisasi pada suspensi tepung jagung dan pati jagung (Tabel 4.4. dan 4.5.). Menurut Oosten (1982), NaCl berpengaruh terhadap tekanan osmotik larutan dan dapat meningkatkan viskositas larutan. Kondisi ini menghambat molekul air untuk masuk ke dalam granula pati. Perlu waktu lebih lama dan suhu lebih tinggi untuk mulai terjadinya gelatinisasi. Sejalan dengan hasil ini, Chen (2003), yang meneliti profil gelatinisasi pati ubi jalar, melaporkan bahwa suspensi pati ubi jalar dalam larutan NaCl 1,5% memberikan nilai suhu awal gelatinisasi yang lebih tinggi.
Penambahan NaCl pada suspensi pati jagung dapat menaikkan viskositas puncak, tetapi tidak berpengaruh nyata pada sifat suhu gelatinisasi maksimum, viskositas dingin, viskositas breakdown dan viskositas setback. Hasil ini sejalan dengan yang disampaikan oleh peneliti sebelumnya, bahwa penambahan NaCl pada suspensi dapat meningkatkan viskositas puncak (Bhattacharya dan Corke, 1996; Chen, 2003).
Bhattacharya dan Corke (1996) menyatakan bahwa penambahan NaCl menaikkan suhu awal gelatinisasi dan viskositas puncak. NaCl mempertahankan integritas dan menghambat pemecahan granula pati sehingga suhu awal gelatinisasi naik. NaCl akan menyebabkan pembengkakan granula menjadi lebih besar sehingga menaikkan viskositas puncak.
Hal yang sama juga dilaporkan oleh Linko et al. (1984), dimana pada suspensi tepung terigu, barley dan rye, penambahan NaCl meningkatkan suhu awal gelatinisasi dan suhu puncak gelatinisasi. Khusus untuk tepung terigu dan barley, penambahan NaCl menyebabkan peningkatan viskositas maksimum yang sangat tajam. Penambahan NaCl dapat menyebabkan peningkatan resistensi granula pati terhadap break down sehingga perlu suhu lebih tinggi untuk mulai terjadi gelatinisasi dan suhu lebih tinggi untuk mencapai gelatinisasi maksimum.
Tabel 4.4. Pengaruh garam NaCl terhadap profil gelatinisasi tepung jagung NaCl (% berat tepung) pH Suhu Awal Gelatinisasi Suhu Gel Maksimum Viskositas Puncak Viskositas Dingin Viskositas Breakdown Viskositas Setback 0 4,70 73,00a±0,00 90,50a±0,50 800,00a±0,00 1000,00a±0,00 45,00a±0,00 200,00a±0,00 1 4,95 74,25b±0,25 92,50b±0,50 830,00b±0,00 1105,50b±5,00 60,00b±0,00 242,50b±2,50 2 5,00 75,25c±0,25 94,00c±0,00 872,50c±2,50 1142,50c±2,50 67,50c±2,50 325,00c±5,00 3 5,04 75,75cd±0,25 95,00c±0,00 890,00d±0,00 1215,00d±0,00 70,00d±0,00 382,50d±7,50 4 5,06 76,00d±0,00 95,00c±0,00 892,50d±2,50 1215,00d±5,00 70,00d±0,00 385,00d±5,00 Keterangan: Nilai yang diikuti oleh huruf yang berbeda pada kolom yang sama berbeda nyata pada uji
Duncan (p<0.05)
Linko et al. (1984) menyebutkan bahwa pada tepung, enzim α-amilase melakukan aktivitas amilolitik yang menyebabkan sebagian granula pati terhidrolisis. Penambahan NaCl pada analisa profil gelatinisasi tepung jagung menyebabkan aktivitas enzim α-amilase dalam tepung jagung menjadi terhambat, amilosa tidak banyak mengalami kerusakan. Sebagai akibatnya, semakin banyak amilosa yang mampu berperan dalam gelatinisasi tepung sehingga viskositas puncak suspensi tepung jagung menjadi lebih tinggi dibandingkan dengan tanpa penambahan NaCl.
f d c b e a
Gambar 4.8. Hubungan antara kadar NaCl dengan suhu awal gelatinisasi (a), suhu gelatinisasi maksimum (b), viskositas puncak (c), viskositas pada suhu 50oC (d), viskositas breakdown (e) dan viskositas setback (f) pada profil gelatinisasi tepung jagung
Kurva hubungan antara kadar NaCl dengan profil gelatinisasi tepung jagung disajikan pada Gambar 4.8. Dengan nilai koefisien korelasi (R2) di atas 0,9, model matematika yang dibangun dapat menggambarkan dengan baik hubungan antara kadar NaCl dengan profil gelatinisasi tepung jagung. Secara umum peningkatan kadar NaCl meningkatkan suhu awal gelatinisasi, suhu gelatinisasi maksimum, viskositas maksimum dan viskositas pada suhu 50o
NaCl (% berat pati)
C.
Tabel 4.5. Pengaruh NaCl terhadap profil gelatinisasi pati jagung
pH Suhu Awal Gelatinisasi Suhu Gel Maksimum Viskositas Puncak Viskositas Dingin Viskositas Breakdown Viskositas Setback 0 4,71 76,50a±0,50 95,00a±0,00 620,00a±0,00 940,00a±0,00 115,00a±0,00 435,00a±0,00 1 5,11 80,00b±0,00 95,00a±0,00 625,00b±0,00 945,00a±5,00 117,50a±2,50 430,00a±0,00 2 5,12 80,00b±0,00 95,00a±0,00 625,00b±0,00 950,00a±0,00 115,00a±0,00 440,00a±0,00 3 5,14 80,00b±0,00 95,00a±0,00 625,00b±0,00 950,00a±0,00 115,00a±0,00 440,00a±0,00 4 5,15 80,00b±0,00 95,00a±0,00 625,00b±0,00 950,00a±0,00 115,00a±0,00 440,00a±0,00 Keterangan: Nilai yang diikuti oleh huruf yang berbeda pada kolom yang sama berbeda nyata pada uji
Duncan (p<0.05)
Penambahan NaCl pada berbagai konsentrasi tidak berpengaruh nyata (p>0,05) terhadap suhu gelatinisasi maksimum, viskositas puncak dan viskositas pada suhu 50oC pati jagung. Dari hasil ini dapat disimpulkan bahwa penambahan NaCl ternyata tidak berpengaruh terhadap pati jagung tetapi berpengaruh terhadap tepung jagung.
Pengaruh Garam Sodium Karbonat
Penambahan Na2CO3 berpengaruh nyata (p<0,05) pada semua parameter
profil gelatinisasi. Penambahan Na2CO3 dapat meningkatkan suhu awal gelatinisasi,
viskositas puncak dan viskositas breakdown, serta menurunkan suhu gelatinisasi maksimum, dan viskositas dingin. Penambahan Na2CO3 pada konsentrasi 0,3%
(berat tepung) mencegah terjadi retrogradasi tepung, sehingga viskositas tidak mengalami kenaikan ketika suhu pada Brabender Amilograph diturunkan (Tabel 4.6).
Pengaruh penambahan Na2CO3 terhadap perubahan profil gelatinisasi
(Gambar 4.9) sejalan dengan hasil penelitian Moss at al. (1986) yang menyatakan bahwa penambahan sodium karbonat (Na2CO3) 1% dan sodium hidroksida (NaOH)
0,3% (dari berat tepung), dapat meningkatkan suhu dan waktu gelatinisasi. Tapi pada penambahan NaOH 0,1% menurunkan suhu dan waktu gelatinisasi. Penambahan Na2CO3 1% dapat meningkatkan viskositas puncak sebesar 300 BU.
Sodium bekarbonat dapat mempercepat proses pembengkakan granula dan keluarnya amilosa dari granula. Suhu gelatinisasi maksimum untuk mencapai viskositas puncak terjadi lebih cepat dibandingkan dengan suspensi tepung jagung yagn tidak ditambah dengan sodium karbonat. Rupture granula terjadi lebih cepat sehingga viskositas cepat menurun ketika pemanasan dilanjutkan. Penambahan sodium karbonat dapat menghambat terjadinya retrogradasi pati yang ditunjukkan dengan viskositas suspensi yang tidak naik, ketika suhu brabender diturunkan menjadi 50oC.
Gambar 4.10. Pengaruh penambahan Na2CO3 terhadap profil gelatinisasi tepung
Kurva hubungan antara kadar Na2CO3 yang ditambahkan dengan profil
gelatinisasi tepung jagung disajikan pada Gambar 4.11. Dengan nilai koefisien korelasi R2 di atas 0,95, model matematika yang dibangun dapat menggambarkan dengan baik hubungan antara kadar Na2CO3 dengan profil gelatinisasi tepung jagung.
Menurut Bhattacharya dan Corke (1996), ketika larutan basa sudah masuk ke dalam granula pati, kondisi basa menyebabkan integritas granula pati tidak dapat bertahan lama. Granula pati akan cepat pecah sehingga suhu untuk mencapai viskositas puncak (suhu gelatinisasi maksimum) turun. Selain itu, pada kondisi basa, Gambar 4.11. Hubungan antara kadar Na2CO3 dengan suhu awal gelatinisasi (a), suhu
gelatinisasi maksimum (b), viskositas puncak (c), viskositas pada suhu 50oC (d) dan viskositas breakdown (e) pada profil gelatinisasi tepung jagung
d c
b a
pamanasan dengan suhu antara 85 – 100oC menyebabkan terpisahnya komponen-komponen biji-bijian, terutama protein, lemak dan pati (Montealvo at al., 2008). Setelah komponen terpisah, pati akan mudah tergelatinisasi. Hal ini dapat menjelaskan efek penambahan Na2CO3 yang mampumeningkatkan viskositas puncak
suspsensi tepung jagung.
Peneliti sebelumnya yaitu Shiau dan Yeh (2001), menyatakan bahwa kansui (garam basa) meningkatkan perubahan ikatan S-H menjadi S-S pada protein yang terdapat pada tepung terigu. Ikatan S-H berperan dalam pembentukan ikatan yang erat antara pati dengan matriks protein.
Tabel 4.6. Pengaruh penambahan Na2CO3
Na
terhadap profil gelatinisasi tepung jagung 2CO3 pH (% berat tepung) Suhu Awal Gelatinisasi Suhu Gel Maksimum Viskositas Puncak Viskositas Dingin Viskositas Breakdown Viskositas Setback 0 4,70 72,50a±0,00 90,50a±0,50 800,00a±0,00 1000,00a±0,00 45,00a±0,00 200,00a±0,00 0,3 6,75 73,00ab±0,50 87,50b±0,50 960,00b±5,00 815,00b±5,00 72,50b±2,50 0,00b±0,00 0,6 7,54 73,50b±0,50 85,00c±0,00 1040,00c±0,00 820,00b±0,00 225,00c±5,00 0,00b±0,00 0,9 8,21 75,00c±0,00 84,00c±0,00 1075,00d±5,00 825,00b±0,00 265,00d±0,00 0,00b±0,00 1,2 9,11 75,00d±0,00 84,00c±0,00 1075,00d±0,00 825,00b±0,00 267,50d±2,50 0,00b±0,00 Keterangan: Nilai yang diikuti oleh huruf yang berbeda pada kolom yang sama berbeda nyata pada uji
Duncan (p<0.05)
Berdasarkan Tabel 4.7. terlihat bahwa penambahan sodium karbonat pada suspensi pati jagung dapat menaikkan secara nyata suhu awal gelatinisasi dan viskositas puncak, namun menurunkan secara nyata suhu gelatinisasi maksimum dan viskositas pada suhu 50oC (p<0,05).
Tabel 4.7. Pengaruh penambahan Na2CO3
Na
terhadap profil gelatinisasi pati jagung 2CO3 pH (% berat pati) Suhu Awal Gelatinisasi Suhu Gel Maksimum Viskositas Puncak Viskositas Dingin Viskositas Breakdown Viskositas Setback 0 4,71 75,00a±0,00 95,50a±0,50 620,00a±0,00 940,00a±0,00 95,00c±0,00 435,00a±0,00 0,3 7,62 75,00a±0,50 84,50b±0,50 680,00b±5,00 640,00b±5,00 45,00a±0,00 0,00b±0,00 0,6 9,00 76,50b±0,50 84,50b±0,50 695,00c±0,00 635,00b±0,00 60,00b±5,00 0,00b±0,00 0,9 9,65 78,00c±0,00 84,00b±0,00 715,00d±5,00 610,00c±0,00 115,00d±0,00 0,00b±0,00 1,2 9,83 78,00c±0,00 84,50b±0,50 715,00d±0,00 610,00c±0,00 115,00d±0,00 0,00b±0,00 Keterangan: Nilai yang diikuti oleh huruf yang berbeda pada kolom yang sama berbeda nyata pada uji
Duncan (p<0.05)
Kurva hubungan antara Kadar Na2CO3 dengan profil gelatinisasi pati jagung
disajikan pada Gambar 4.12. Untuk parameter terukur suhu gelatinisasi maksimum dan viskositas maksimum, pengaruh terlihat berbeda sampai penambahan Na2CO3
sebanyak 0,3 %. Penambahan di atas 0,3 % tidak memberikan pengaruh yang bersifat drastis.
Penambahan sodium karbonat sebesar 0,3% (dari berat pati) pada suspensi pati memberikan dampak yang sejalan dengan pada suspensi tepung. Sodium karbonat menyebabkan granula pati lebih cepat mengembang, amilosa lebih cepat keluar dari granula, granula pati cepat mengalami rupture dan menghambat proses retrogradasi. Hal ini ditunjukkan dengan suhu gelatinisasi maksimum yang lebih cepat, namun viskositas lebih cepat menurun ketika pemanasan dilanjutkan. Ketika suhu brabender diturunkan sampai mencapai 50o
Untuk viskositas pada suhu 50
C, viskositas suspensi pati jagung tidak mengalami kenaikan.
o
C, penambahan 0,3% Na2CO3 mampu
menurunkan viskositas yang sangat besar yaitu sekitar 300 BU (dari 940 menjadi 640 BU). Akan tetapi, penambahan kadar Na2CO3 yang lebih besar tidak lagi
memberikan pengaruh yang nyata. Penambahan Na2CO3 efektif untuk
mempertahankan viskositas ketika adonan didinginkan. Penambahan Na2CO3
ternyata lebih berpengaruh terhadap pati jagung dibandingkan dengan pengaruh terhadap ikatan S-H seperti yang disebutkan oleh Shiau dan Yeh (2001).
Gambar 4.12. Pengaruh penambahan Na2CO3 terhadap profil gelatinisasi pati
KESIMPULAN
Semakin besar ukuran partikel tepung, akan meningkatkan suhu awal gelatinisasi dan suhu gelatinisasi maksimum (p<0,05), serta menurunkan viskositas puncak (p<0,05). Konsentrasi tepung dan pati jagung tidak berpengaruh terhadap suhu awal gelatinisasi (p>0,05), tetapi menurunkan suhu gelatinisasi maksimum dan meningkatkan viskositas puncak (p<0,05).
d
Gambar 4.13. Hubungan antara Kadar Na2CO3 dengan suhu awal gelatinisasi (a),
suhu gelatinisasi maksimum (b), viskositas puncak (c), viskositas pada suhu 50oC (d) dan viskositas breakdown (e) pada profil gelatinisasi pati jagung
b a
c
Penambahan garam NaCl sampai 3% dari berat tepung jagung dapat meningkatkan suhu awal gelatinisasi, suhu gelatinisasi maksimum, viskositas maksimum, viskositas dingin, viskositas breakdown dan viskositas setback (p<0,05). Peningkatan kadar NaCl dari 3% menjadi 4% tidak berpengaruh nyata terhadap semua parameter profil gelatinisasi. Penambahan garam NaCl pada pati jagung hanya berpengaruh terhadap suhu awal gelatinisasi dan viskositas puncak (p<0,05).
Penambahan garam Na2CO3 pada tepung jagung dapat meningkatkan suhu
awal gelatinisasi, viskositas puncak, viskositas dingin dan viskositas breakdown, namun menurunkan suhu gelatinisasi maksimum (p<0,05). Penambahan garam Na2CO3 sebesar 0,3% dari berat tepung jagung dapat meniadakan viskositas setback.
Penambahan garam Na2CO3 pada pati jagung meningkatkan suhu awal gelatinisasi
dan viskositas puncak, namun menurunkan suhu gelatinisasi maksimum dan viskositas dingin (p<0,05). Perubahan profil gelatinisasi nampak drastis pada penambahan Na2CO3 sebesar 0,3% yaitu menurunkan suhu gelatinisasi maksimum (dari 95,50
menjadi 84,50oC), viskositas dingin (dari 940 BU menjadi 640 BU) viskositas breakdown (dari 95,00 menjadi 45,00 BU), meniadakan viskositas setback. Penambahan lebih lanjut tidak menunjukkan perubahan yang drastis.
DAFTAR PUSTAKA
AOAC. 1995. Methods of analysis. Association of Official Analytical Chemistry, Washington DC.
Apriyantono A, Fardiaz D, Puspitasari NL, Budijanto S. 1989. Petunjuk Praktikum Anallisis Pangan. IPB Press. Bogor.
Bhattacharya M, Corke H. 1996. Selection of desirable starch pasting properties in wheat for usein white salted or yellow alkaline noodles. Cereal Chem. 73(6) :721-728.
Charutigon C, Jintana J, Pimjai N, Vilai R. 2007. Effects of processing conditions and the use of modified starch and monoglyseride on some properties of extruded rice vermicelli. Swiss Society of F Sci Tech 41 : 642-651.
Chen Z. 2003. Physicochemical properties of sweet potato starches and their application in noodle products [dissertation]. Wageningen University, The Netherlands.
Derby RI, Miller BS, Miller BF, Trimbo HB 1975. Visual observation of wheat-starch gelatinization in limited water systems. Cereal Chem. 52 (5):702 -709.
Inglett GE. 1970. Corn: Culture, Processing, Products. The AVI Publishing Company, Inc. Westport. Connecticut.
Lasztity R. 1986. The Chemistry of Cereal Protein. CRC Press Inc., USA.
Linko P, Harkonen H, Linko YY. 1984. Effect of sodium chloride in the processing of bread baked from wheat, rye and barley flour. J Cereal Sci. 2(1) : 53-63.
Liu Q. 2005. Understanding Starches and their Role in Foods. In: Cui SW, editor. Food Carbohydrates: Chemistry, Physical Properties and Applications. RC Teylor & Francis, Boca Raton FL.
Lorenz KJ and Karel K. 1991. Handbook of Cereal Science and Technology. Marcell Dekker, Inc. Basel.
Montealvo GM, Francisco JGS, Octavio PL, Luis ABP. 2008. Effects of nixtamalization on morphological and rheological characteristics of maize starch. J Cereal Sci. 48(2) : 420-425.
Moss HJ, Miskelly DM, Moss R. 1986). The effect of alkaline conditions on the properties of wheat flour dough and cantonese-style noodles. J Cereal Sci. 4(3) : 261 – 258.
Nishita K, Bean MM. 1982. Grinding mthods : their impact on rice flour properties. Cereal Chem. 59 : 46-49.
Oosten BJ. 1982. Tentative hyphothesis to explain how electrolytes effect the gelatinization temperature of starches in water. Starch / staerke 34(7) : 233 – 239.
Shiau SY, Yeh AI. 2001. Effects of alkali and acid on dough rheological properties and characteristics of extruded noodles. J Cereal Sci. 33(1) : 27-37.
Srichuwong S. 2006. Starches from different plant origins : from structure to physicochemical properties [dissertation). Mie University. Japan.
Suhendro EL, Kunetz CF, McDonough CM, Rooney LW, Waniska D. 2000. Cooking characteristic and quality of noodles from food sorghum. Cereal Chem. 77(2) : 96-100.
Tam LM, Corke H, Tan WT, Li J, Collado LS. 2004. Production of bihon-type noodles from maize starch differing in amylose content. Cereal Chem. 82(4) : 475-480.
Waniska RD, Yi T, Lu J, Xue PL, Xu W, Lin H. 1999. Effects of preheating temperature, moisture, and sodium metabisulfite content on quality of noodles prepared from maize flour or meal. J Food Sci. Technol 5(4): 339 – 346.
Wu J, Beta T, Corke H. 2006. Effect of salt and alkaline reagents on dynamic reological properties of raw oriental wheat noodles. J Cereal Chem. 83(2):211-217.
