AKTIVITAS ANTIOKSIDAN FRAKSI-FRAKSI MOROMI,
KECAP MANIS DAN MODEL PRODUK REAKSI
MAILLARD BERDASARKAN BERAT MOLEKUL
DEDIN FINATSIYATULL ROSIDA
SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2009
PERNYATAAN MENGENAI DISERTASI
DAN SUMBER INFORMASI
Saya menyatakan dengan sebenar-benarnya bahwa segala pernyataan dalam disertasi yang berjudul:
AKTIVITAS ANTIOKSIDAN FRAKSI-FRAKSI MOROMI,
KECAP MANIS DAN MODEL PRODUK REAKSI MAILLARD
BERDASARKAN BERAT MOLEKUL
Adalah gagasan atau hasil penelitian disertasi karya saya sendiri dengan arahan komisi pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apapun kepada perguruan tinggi manapun
Semua data dan informasi yang digunakan telah dinyatakan secara jelas dan dapat diperiksa kebenarannya.
Bogor September 2009
Dedin Finatsiyatull Rosida NRP P09600007
ABSTRACT
DEDIN FINATSIYATULL ROSIDA. Antioxidant Activity of Fractions from Moromi,
Soy Sauce and Model of Maillard Reaction Based on Molecular Weight. Under supervision of C. HANNY WIJAYA, ANTON APRIYANTONO and FRANSISCA
RUNGKAT ZAKARIA.
Moromi is a fermented soy product which is used as raw material for making soy sauce. The browning reactions of soy sauce was considered to have antioxidant activity as well as strong impact on flavor and color of product. The brown pigments, mainly of melanoidin and other varieties of intermediates products are resulted by Maillard reactions. The objective of this study was to investigate antioxidant activity of fractions in moromi and soy sauce based on molecular weight. Four products i.e. moromi, heated moromi, soy sauce with coconut sugar and soy sauce with cane sugar were made. The heated moromi was made by heating for 20 minutes whereas soy sauce were added with sugar and heated for 65 minutes. The products were evaluated for water contents, protein, lipid, reducing sugar, amino acid and pH. The system models of Maillard reaction were prepared from sugar and amino acids. The models contained glucose – glycine - cysteine; glucose – glycine – cysteine - phenylalanine; glucose – glycine – cysteine – phenylalanine – isoleucine - tyrosine. All moromi, soy sauce and models were fractionated by ultrafiltration in a molecular weight ranging between 10 kDa to 100 kDa. The fractions with molecular weight >100 kDa and 30-100 kDa of moromi and heated moromi retarded oil oxidation and had DPPH radical scavenging activity stronger than fractions with molecular weight < 30 kDa equal with BHT antioxidant. The fractions with molecular weight <10 kDa and 10-30 kDa of soysauce retarded oil oxidation better than fractions with molecular weight > 30 kDa, whereas the fractions molecular weight 30-100 kDa and > 100 kDa had DPPH radical scavenging activity better than fractions with molecular weight < 30 kDa. The soy sauce with cane sugar showed the strongest antioxidant activity. The fractions with molecular weight 30-100 kDa of models stronger had DPPH radical scavenging activity than other fractions. The fractions with molecular weight > 10 kDa of models stronger retarded oil oxidation than fraction with molecular weight < 10 kDa. The fractions of soy sauce had better antioxidant activity that of the model. The fraction >100 kDa of soy sauce with cane sugar retarded better erythrocyte hemolysis comparing to the fraction <10 kDa. The compounds which has the role as antioxidant is the reaction Maillard product (MRP) were determined based on uv-vis absorption at wave length 306 nm, 348 nm and 403 nm and infra red spectrum indicated functional
group of –OH…O from β-diketon or C=R=R combination and →CH, →COC,
>C=C<, >C=N, >NH, →N+H, COO. The content of protein, alfa amino and phenol
had no correlation with antioxidant activities.
Key Words : Maillard Reactions, moromi, soy sauce, fractinationated, antioxidative activity
RINGKASAN
DEDIN FINATSIYATULL ROSIDA. Aktivitas Antioksidan Fraksi-Fraksi Moromi, Kecap
Manis dan Model Produk Reaksi Maillard Berdasarkan Berat Molekul. Di bawah bimbingan C. HANNY WIJAYA, ANTON APRIYANTONO DAN FRANSISCA
RUNGKAT ZAKARIA
Kecap merupakan bahan penyedap yang banyak digunakan dalam berbagai produk pangan di Indonesia. Pada pembuatan kecap manis, moromi sebagai bahan baku kecap manis dimasak dengan penambahan gula merah dan bumbu. Pembentukan warna kecap terjadi selama fermentasi moromi dan proses pemasakan. Selama pemasakan terjadi pembentukan warna coklat yang disebabkan oleh terjadinya reaksi pencoklatan non enzimatis, yaitu reaksi Maillard dan karamelisasi. Reaksi ini selain berkontribusi dalam pembentukan warna, flavor dan tekstur juga memberikan potensi antioksidan yang cukup tinggi dalam produk kecap manis. Penelitian ini bertujuan mempelajari aktivitas antioksidan fraksi-fraksi pada moromi, kecap manis dan model reaksi Maillard berdasarkan berat molekul.
Bahan penelitian utama pada penelitian ini terdiri dari empat produk yang berupa: moromi (M), moromi yang dipanaskan (MP), kecap dengan gula merah (KGM) dan kecap dengan gula pasir (KGP). Pembuatan moromi menjadi produk moromi yang
dipanaskan (MP) dengan memanaskan moromi pada suhu 100 oC selama 20 menit,
sedangkan untuk produk kecap manis dengan gula merah (KGM) dan gula pasir (KGP)
masing-masing dengan memanaskan moromi selama 65 menit pada suhu 100 oCdan
penambahan gula sebanyak 48% dan air 14%. Pada moromi (M), moromi dipanaskan (MP), kecap manis dengan gula merah (KGM) dan kecap manis dengan gula pasir dilakukan analisis yang meliputi: kadar air, protein, lemak, pH, total padatan, gula pereduksi dan komposisi asam amino. Analisis kadar sukrosa, glukosa dan fruktosa pada gula merah dan gula pasir juga dilakukan dengan menggunakan HPLC (High Performance Liquid Chromatography). Tahapan selanjutnya dilakukan fraksinasi pada ke empat produk menggunakan ultrafiltrasi dengan membran 100 kDa, 30 kDa dan 10 kDa. Fraksinasi dilakukan untuk memperoleh empat fraksi yang terdiri dari: fraksi dengan berat molekul (BM) >100 kDa (F1), fraksi BM 30-100 kDa (F2), fraksi BM 10-30 kDa (F3) dan fraksi BM<10 kDa (F4). Pada tiap fraksi dari tiap produk dilakukan
pengujian yang meliputi: kadar protein, α-amino, total fenol, serapan uv-vis dan FTIR
(Fourier Transformation Infra Red), TLC (Thin Layer Chromatography) dan HPLC serta uji aktivitas antioksidan. Pengujian aktivitas antioksidan pada masing-masing fraksi menggunakan metode rancimat, DPPH(1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl), penentuan bilangan TBA (Thiobarbituric acid) dan sistem linoleat-tiosianat. Pada penelitian ini juga dibuat model dari produkreaksi Maillard (Maillard reaction product/MRP) menggunakan gula dan asam amino untuk mengetahui kemampuan aktivitas antioksidan MRP dan membuktikan bahwa aktivitas antioksidan pada kecap manis disebabkan senyawa produk reaksi Maillard. Model terdiri dari: glukosa-glisin-sistein, glukosa-glisin-sistein-phenilalanin, glukosa-glisin-sistein-phenilalanin-isoleusin-tirosin. Pada semua model produk reaksi Maillard juga dilakukan fraksinasi dan menghasilkan empat fraksi sebagaimana pada moromi dan kecap manis. Pada tiap fraksi dari tiap model dilakukan analisis spektrum uv-vis dan aktivitas antioksidan. Pada fraksi kecap manis dengan gula pasir dan model glukosa-glisin-sistein-phenilalanin-isoleusin-tirosin dengan fraksi berat molekul > 100 kDa dan < 10 kDa dilakukan juga pengujian aktivitas antioksidan dalam sistem biologi secara in vitro menggunakan sel eritrosit.
Pada produk moromi (M) dan moromi dipanaskan (MP) fraksi dengan berat molekul 30 kDa sampai dengan lebih besar dari 100 kDa mempunyai kemampuan menghambat oksidasi minyak atau asam lemak dan menangkap radikal DPPH lebih kuat dibandingkan fraksi dengan berat molekul < 30 kDa. Fraksi dengan berat molekul
besar ini aktivitasnya ≥ BHT 200 ppm untuk penghambatan oksidasi minyak atau asam lemak dan lebih besar dari vitamin C 100 ppm dalam menangkap radikal DPPH.
Pada produk kecap manis dengan gula merah (KGM) dan gula pasir (KGP) mempunyai kemampuan menangkap radikal DPPH lebih kuat pada fraksi dengan berat molekul 30 kDa sampai lebih besar dari 100 kDa dan aktivitasnya sama dengan vitamin C 200 ppm. Penghambatan oksidasi minyak atau asam lemak lebih kuat pada fraksi dengan berat molekul < 10 kDa sampai 30 kDa dan aktivitasnya lebih besar dari BHT 200 ppm. Fraksi-fraksi dari semua produk mempunyai aktivitas antioksidan dengan Indeks protektif pada kisaran 1.31 - 2.34, sedangkan indek protektif BHT 1.60. Pada produk kecap manis dengan gula pasir memberikan aktivitas antioksidan yang paling kuat.
Aktivitas antioksidan pada model didapatkan pada berat molekul yang besar (> 30 kDa) mampu menghambat oksidasi minyak atau asam lemak dan menangkap radikal DPPH lebih kuat dibandingkan fraksi yang lain. Fraksi dengan berat molekul < 30 kDa hanya mampu menghambat oksidasi minyak atau asam lemak lebih kuat. Jenis asam amino lebih menentukan kekuatan akivitas antioksidan daripada jumlah dari asam amino.
Fraksi-fraksi pada kecap manis dengan gula pasir (KGP) dan model produk reaksi Maillard (glu-5.AA) mempunyai aktivitas antioksidan dalam sistem biologi. Fraksi pada kecap manis dengan gula pasir mampu menghambat hemolisis sel eritrosit lebih besar dari model terutama pada fraksi dengan berat molekul > 100 kDa. Produk kecap manis dengan gula pasir (KGP) dan model mempunyai aktivitas antioksidan cukup kuat baik secara kimia maupun secara biologis.
Senyawa yang berperan sebagai antioksidan dalam moromi dan kecap manis terutama disebabkan oleh senyawa produk reaksi Maillard. Kadar protein, alfa-amino dan fenol yang dapat berpotensi sebagai antioksidan, dalam penelitian ini tidak menunjukkan bahwa aktivitas antioksidan moromi dan kecap manis disebabkan oleh senyawa-senyawa tersebut. Kadar protein, alfa amino dan fenol pada tiap produk sebagian besar terdapat pada fraksi dengan berat molekul < 10 kDa dengan kisaran kadar protein 2.89-3.68 mg/ml, alfa-amino 2.29-2.99 mg/ml dan total fenol 362-713 ppm tidak menunjukkan korelasi dengan kuatnya aktivitas antioksidan. Kuatnya aktivitas antioksidan kecap manis (KGM dan KGP) dalam menghambat oksidasi minyak atau lemak pada fraksi dengan berat molekul < 10 kDa terutama disebabkan senyawa produk reaksi Maillard bukan fenol karena senyawa fenol potensial sebagai antioksidan dalam sistem aqueous, sedangkan dalam penelitian ini kekuatan aktivitas antioksidan fraksi dengan berat molekul< 10 kDa diperoleh dari sistem minyak atau asam lemak. Kurang kuatnya peran senyawa fenolik sebagai antioksidan dalam penelitian ini dapat disebabkan karena banyak yang rusak akibat proses pemanasan atau bergabung dengan senyawa produk reaksi Maillard untuk memberikan aktivitas sebagai antioksidan. Senyawa fenolik mampu mendonorkan residu dari gugus karbonilnya untuk fase awal reaksi Maillard.
Hasil analisis spektrum uv-vis tiap fraksi pada kisaran 306 nm, 348 nm dan 403
nm, spectra infra merah mengindikasikan gugus –OH...O dari β-diketon atau kombinasi
C=R=R dan gugus fungsional →CH, →COC, >C=C<, >C=N, >NH, →N+H, COO dan
nilai Rf 0.32-0.41 dari TLC menunjukkan fraksi-fraksi banyak terdiri dari senyawa produk reaksi Mailard.
Kata kunci: moromi, kecap manis, model produk reaksi Maillard, fraksinasi, aktivitas antioksidan
© Hak cipta milik Institut Pertanian Bogor, tahun 2009
Hak cipta dilindungi
Dilarang mengutip dan memperbanyak tanpa ijin tertulis dari Institut Pertanian Bogor, sebagian atau seluruhnya dalam bentuk apapun, baik cetak, fotocopy,
AKTIVITAS ANTIOKSIDAN FRAKSI-FRAKSI MOROMI,
KECAP MANIS DAN MODEL PRODUK REAKSI MAILLARD
BERDASARKAN BERAT MOLEKUL
DEDIN FINATSIYATULL ROSIDA
Disertasi
Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Doktor Pada sekolah Pascasarjana
Institut Pertanian Bogor
SEKOLAH PASCA SARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
Judul Disertasi : Aktivitas Antioksidan Fraksi-Fraksi Moromi, Kecap Manis dan Model Produk Reaksi Maillard Berdasarkan Berat Molekul
Nama : Dedin Finatsiyatull Rosida
Nomor Pokok : P09600007
Disetujui, Komisi Pembimbing
Prof.Dr.Ir.C.Hanny Wijaya, M.Agr Ketua
Dr.Ir.Anton Apriyantono, MS Prof.Dr.Ir.Fransisca R.Zakaria, MSc Anggota Anggota
Diketahui,
Ketua Program Studi Ilmu Pangan Dekan Sekolah Pascasarjana
Dr.Ir. Ratih Dewanti-Hariyadi MSc Prof.Dr.Ir.Khairil Anwar Notodiputro, MS
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Pasuruan Jawa-Timur pada tanggal 25 Desember 1970, sebagai anak ke empat dari pasangan Bahrudin dan Dra.Hj. Sudariyah. Pada tanggal 1 Agustus 2004 penulis menikah dengan Yadi STp dan saat ini telah dikaruniai 2 orang anak yaitu M. Hikari Reiziq Rahmaddinta dan M. Hageshii Mirzan Maulana.
Penulis menyelesaikan pendidikan Sekolah Dasar pada Tahun 1982, Sekolah Menengah Pertama pada tahun 1985, dan Sekolah Menengah Tingkat Atas pada tahun 1988.
Penulis diterima di universitas Jember pada tahun 1988 melalui jalur PMDK untuk program sarjana. Pada tahun 1989 penulis masuk di Jurusan Teknologi Pertanian Universitas Jember dan lulus pada tahun 1993. Pada tahun 1995 penulis meneruskan studi pada Jurusan Kesehatan Masyarakat Pascasarjana Universitas Airlangga dan lulus pada program Magister pada tahun 1997. Pada Tahun 2000 penulis meneruskan studi pada Program Studi Ilmu Pangan Sekolah Pascasarjana IPB.
Penulis hingga saat ini bekerja sebagai staf pengajar pada Jurusan Teknologi Pangan UPN “Veteran” Jawa Timur Jurusan Teknologi Pangan sejak tahun 1997. Pada Tahun 2004 penulis mendapatkan dana penelitian fundamental dari Dikti dengan judul “Kajian aktivitas antioksidan produk reaksi Maillard pada kecap manis.” digunakan untuk kelanjutan penelitian disertasi penulis.
Penulis mempublikasikan hasil penelitian ini pada Seminar Internasional Redesigning sustainable development on food and agricultural system for developing countries, di yogyakarta tahun 2003 dan Kongres PATPI pada tahun 2003, 2006 dan 2007 serta Jurnal Tekn. & Industri Pangan vol:XVII No.3Tahun 2006.
PRAKATA
Alhamdulillahirrobbil ‘alamin, saya memanjatkan kehadirat Allah SWT yang senantiasa memberikan kasih sayang dan bimbingan kepada penulis sehingga dapat menyelesaikan penelitian dan penulisan disertasi ini. Disertasi berjudul “ Aktivitas antioksidan fraksi-fraksi Moromi, kecap Manis dan model produk reaksi Maillard berdasarkan berat molekul” merupakan salah satu syarat untuk memperoleh gelar Doktor pada Program Studi Ilmu Pangan Sekolah Pascasarjana IPB Bogor.
Pada kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih dan penghargaan yang setinggi-tingginya kepada Ibu Prof. Dr.Ir.C.Hanny Wijaya, M.Agr sebagai ketua komisi pembimbing, serta Bapak Dr.Ir.Anton Apriyantono, MS dan Ibu Prof.Dr.Ir.Fransisca R Zakaria, MSc sebagai anggota komisi pembimbing, atas segala saran, bimbingan, motivasi dan kemudahan yang diberikan selama studi.
Terima kasih kepada Ibu Dr.Ir.Dwi Setyaningsih, MS dan Dr.Ir.Endang Prangdimurti, MS sebagai penguji luar pada ujian tertutup, serta Ibu Prof.Dr. Ir.Latifah K.Darusman MS dan Bapak Dr.Ir. LBS Kardono sebagai penguji luar pada ujian terbuka, atas saran, masukan dan kebaikan yang diberikan.
Tarima kasih juga saya sampaikan kepada Dekan Sekolah Pascasarjana IPB Prof.Dr.Ir.Khairil Anwar Notodiputro,MS dan Rektor UPN “Veteran” Surabaya Ungkapan terima kasih yang tulus penulis sampaikan kepada Ibu saya Dra.Hj. Sudariyah, Bapak mertua Drs. Tadjudin Winata dan kakak-kakak saya yang selalu memberi bantuan materil dan spirituil. Terima kasih yang tak terhingga penulis sampaikan kepada suami tercinta Yadi STp dan buah hati tercinta M.Hikari Reiziq Rahmaddinta dan M.Hageshii Mirzan Maulana atas segala curahan kasih sayang, doa dan pengertian.
Ucapan terima kasih juga saya sampaikan kepada rekan-rekan IPN dan mas Taufik dan mbak Ari atas kerjasama dan bantuannya selama ini.
Pada disertasi ini mungkin masih terdapat kekurangan, oleh karena itu kritik dan saran akan penulis terima dengan senang hati. Semoga disertasi ini menjadi amalan bagi penulis dan bermanfaat bagi perkembangan ilmu pangan. Amien
Bogor, September 2009
