18 BAB III
METODE PENELITIAN A. Waktu dan Tempat Penelitian
Penelitian ini dilakukan selama 9 bulan (Januari – September 2021) di Laboratorium Rekayasa Pangan, Laboratorium Inderawi, dan Laboratorium Kimia Pangan dan Biokimia, Fakultas Pertanian, Universitas Sebelas Maret serta Laboratorium Kimia Pusat Universitas Sebelas Maret, Surakarta.
B. Alat dan Bahan 1. Alat
a. Alat Pembuatan Gula Cair dari Pati Bonggol Pisang
Pada pembuatan gula cair dari pati bonggol pisang menggunakan alat-alat antara lain, gelas beaker 500ml, timbangan analitik, pipet volume, pH meter Ohaus Starter 3100, stopwatch, termometer, batang pengaduk, dan water bath Memmert WNB 14.
b. Alat Uji Analisis Penelitian
Pada uji analisis penelitian diperlukan masing-masing alat uji analisis seperti pada Tabel 3.1 Alat Uji Analisis Penelitian.
Tabel 3.1 Alat Uji Analisis Penelitian
No. Analisis Alat Analisis
1. Fisik
a. Yields Gelas beaker dan neraca analitik 2. Kimia
a. Kadar Gula Pereduksi Tabung reaksi, hot plate Heidolph MR 3001K, pipet volume, gelas beaker Pyrex 500 ml, stopwatch, termometer dan spektrofotometer
(λ 540 nm) Optima SP-300.
b. Total Padatan Terlarut Pipet tetes dan hand refractometer Atago 2313 Master-M.
c. Kadar Air Neraca analitik, kurs, pipet volume, oven Memmert INB200, desikator, dan stopwatch
3. Sensoris Borang, label, alat tulis, pipet volume, gelas plastik, dan bilik uji coba
19 2. Bahan
a. Bahan Pembuatan Gula Cair dari Pati Bonggol Pisang
Pada proses pembuatan gula cair pati bonggol pisang diperlukan bahan-bahan antara lain, pati bonggol pisang, enzim α-amilase, enzim glukoamilase, aquadest, HCl 0,5N, dan larutan buffer pH 4. Penelitian ini menggunakan hidrolisis enzimatis dengan total substrat sebanyak 1,62 kg dengan persentase perlakuan substrat 30%, 40%, dan 50%
dalam 150 ml aquadest dan total volume enzim adalah 13.5 ml dengan perlakuan enzim 0,4 ml, 0,5 ml, dan 0,6 ml. Penentuan tersebut berdasarkan dari hasil penelitian sebelumnya pada Tabel 3.2 State of The Art.
Tabel 3.2 State of The Art
No. Judul Penelitian
dan Peneliti Tahun Substansi Penelitian Sebelumnya
Substansi dalam Penelitian
1.
A Review on Acid and Enzymatic Hydrolyses of Sago Starch (Azmi, A.S., M.I.A. Malek., and N.I.M.
Puad)
2017
Pada jurnal ini dijelaskan dua metode hidrolisis pati, yakni secara kimia dan enzimatis dengan hasil
kandungan gula lebih tinggi menggunakan hidrolisis enzimatis.
Penelitian ini menggunakan hidrolisis enzimatis dengan tahapan, gelatinisasi, likuifikasi, sakarifikasi, dan pemurnian.
2.
Liquid Sugar Production from Red Sorghum Starch as Raw Material to Produce High Fructose Syrup (HFS)
(Permanasari, A. R., F.
Yulistiani., and S. N. Djenar)
2017
Persentase
konsentrasi substrat yang digunakan adalah 20%, 30%, dan 40%, sedangkan persentase enzim yang digunakan adalah 0,3 ml, 0,4 ml, dan 0,5 ml dalam larutan 150 ml. Hasil terbaik yang
diperoleh adalah substrat dengan konsentrasi 40% dan enzim 0,5 ml.
Pada penelitian ini menggunakan konsentrasi substrat dan enzim terbaik dari penelitian sebelumnya ditambahkan variabel konsentrasi satu tingkat lebih rendah dan tinggi, yakni untuk substrat 30%, 40%, dan 50%, sedangkan untuk enzim 0,4 ml, 0,5 ml, dan 0,6 ml.
Pemilihan
konsentrasi substrat dan enzim
ditentukan dengan
20
mengambil nilai satu tingkat dibawah nilai optimum karena nilai brix dan gula pereduksi yang dihasilkan
memenuhi SNI.
Kemudian satu tingkat lebih tinggi karena dalam penelitian ini ingin mendapatkan formula terbaik, sehingga untuk mengetahui penambahan substrat dan enzim satu tingkat lebih tinggi akankah lebih optimum.
3.
Effect of Liquefaction Time and Enzyme on Liquid Sugar Production from Sweet Sorghum Starch by Enzymatic Hydrolysis (Arif, A. B., K.
S. Sasmitaloka., C. Winarti., and Wahyudiono)
2019
Pada jurnal ini dapat menghasilkan produk gula cair dengan metode hidrolisis enzimatis
menggunakan enzim α-amilase dan enzim glukoamilase
Penelitian ini untuk menghasilkan produk gula cair juga menggunakan metode hidrolisis enzimatis dengan enzim α-amilase serta enzim glukoamilase
Substrat pati yang digunakan diperoleh dengan cara membeli dari UMKM di Kabupaten Karanganyar, Jawa Tengah. Sementara baik enzim α-amilase maupun enzim glukoamilase diperoleh dengan membelinya secara online melalui marketplace “Tokopedia”. Pada enzim α-amilase yang digunakan adalah enzim α-amilase Termamyl SC DS dengan karakteristik, sebagai berikut: α-amilase unit KNU-S (265,46/g), density (1,256 g/ml), total viable count (100/g), dan bakteri Coliform (4/g). Sementara enzim glukoamilase yang digunakan adalah enzim glukoamilase Dextrozyme GA 1.5x dengan karakteristik, sebagai
21
berikut: amiloglukosida unit AGU (424,1/g), density (1,129 g/ml), total viable count (100/g), dan bakteri Coliform (4/g). Kedua enzim tidak terdeteksi adanya kandungan E-coli dan Salmonella. Penyimpanan enzim pada suhu 0-25oC dalam keadaan dalam kemasan, kering, dan terhindar dari matahari. Larutan buffer yang digunakan adalah Larutan Buffer NIST (Potassium Hydrogen Phthalate) dengan pH 4,01 dengan penyimpanan pada suhu 10 – 30oC.
b. Bahan Uji Analisis Penelitian
Pada uji analisis penelitian diperlukan masing-masing bahan uji analisis seperti pada Tabel 3.3 Bahan Uji Analisis Penelitian.
Tabel 3.3 Bahan Uji Analisis Penelitian
No. Analisis Bahan Analisis
1. Fisik
a. Yields Sampel gula cair dan pati bonggol pisang
2. Kimia
a. Kadar Gula Pereduksi Sampel gula cair, aquadest, larutan Nelson A dan B, air mendidih, dan larutan arsenomolibdat
b. Total Padatan Terlarut Sampel gula cair dan aquadest
c. Kadar Air Sampel gula cair
3. Sensoris Sampel gula cair dan air mineral
C. Tahapan Penelitian
Tahapan penelitian terdiri atas 3 tahapan utama pada Gambar 3.1. Tahap yang pertama adalah tahap hidrolisis untuk membuat gula cair dari pati bonggol pisang yang terdiri dari tahap likuifikasi dan sakarifikasi. Kemudian dilanjutkan tahap kedua yaitu tahap analisis yang terdiri dari analisis fisik, kimia, sensoris, dan statistik. Tahap terakhir yang dilakukan adalah penentuan formulasi terbaik dengan metode perhitungan De Garmo.
22
Substrat pati bonggol pisang
Penimbangan masing-masing (30%, 40%, 50%) dari 150 gr
Aquadest 150 ml Penambahan
Pengukuran pH larutan substrat pati
Larutan buffer pH 4 (1 ml) dan HCl 0,5N (2 tetes)
Pengaturan hingga pH 5 dengan pH meter
Enzim α-amilase
(0,4ml; 0,5ml; 0,6ml) Penambahan
Likuifikasi pada suhu 90oC selama 60 menit
Enzim glukoamilase (0,4ml; 0,5ml; 0,6ml)
Sakarifikasi pada pH 4,5 suhu 60oC selama 24 jam
Gula cair dari pati bonggol pisang
Pendinginan pada suhu kamar (25oC)
Analisis:
Yields
Kadar Gula Pereduksi Total Padatan Terlarut
Kadar Air
Uji Organoleptik (Hedonik):
Kenampakan, Aroma, Rasa, dan Overall
Perhitungan formulasi terbaik dengan metode Perhitungan De Garmo Gambar 3.1 Diagram Alir Proses Pembuatan Gula Cair dari Pati Bonggol Pisang
(Azmi, 2017; Permanasari, 2017)
23
Penelitian ini dilakukan dengan memperhatikan nilai awal pH, yaitu 5,0 yang mana sebagai batasan maksimum bagi enzim ɑ-amilase untuk memecah substrat pati (pati bonggol pisang). Pada tahap awal nilai pH dari larutan substrat sangat diperhatikan karena apabila nilai pH diluar dari 5,0, maka menimbulkan penyebab pada aktivitas enzim yang menurun bahkan kehilangan aktivitas katalitiknya. Hal tersebut terjadi disebabkan karena substrat pati yang tidak dapat berikatan dengan sisi aktif enzim karena struktur dari enzim berubah, sehingga proses katalitik tidak akan terjadi secara maksimal (Nurkhotimah, 2017).
Proses likuifikasi yang terjadi akan mengubah substrat yang berbentuk gel akibat adanya gelatinisasi menjadi encer setelah dilakukan penambahan enzim ɑ-amilase. Substrat pati yang larut sempurna ditunjukkan dengan larutan antara substrat dan air yang homogen. Tahap selanjutnya, proses sakarifikasi dilakukan pada waterbath dengan kondisi tertutup agar air tidak mudah menguap pada suhu 60oC dan pH 4,5 – 6,5 agar enzim glukoamilase dapat bekerja secara optimal. Pada tahap ini, dapat dilihat bahwa substrat pati menjadi lebih jernih, encer, serta terjadi sedikit pengurangan volume akibat ada air yang menguap (Soraya, 2019).
Setelah dilakukan analisis serta diperoleh data dari masing-masing uji fisik, kimia, dan sensoris, maka kemudian dilanjutkan penentuan formulasi terbaik dengan metode perhitungan De Garmo. Tahapan untuk menentukan perlakuan terbaik dalam produk gula cair menggunakan metode De Garmo dengan menentukan nilai indeks efektivitas yang mana hasil nilai tertinggi yang diperoleh dari data hasil uji analisis adalah perlakuan terbaik untuk produk (DeGarmo, 1984). Parameter pada analisis gula cair bonggol pisang, meliputi uji fisik dan kimia, yakni yields, gula pereduksi, kadar air, dan total padatan terlarut serta uji sensoris. Pada masing-masing parameter diberi pembobotan atau bobot variabel (BV) dengan rentang 0-1 yang mana diberikan sesuai dengan syarat mutu yang ditetapkan. Parameter gula pereduksi menjadi nilai terbaik dalam pembobotan indeks efektivitas dikarenakan nilai gula pereduksi
24
menunjukkan tingkat aktivitas enzim sebagai katalisator serta reaksi antara enzim dan substrat (Pratiwi, 2018).
Nilai pembobotan digunakan sebagai syarat mutu produk gula cair bonggol pisang, yakni tertinggi pada gula pereduksi (1,0), total padatan terlarut (0,9), yields (0,8), kadar air (0,7), serta uji sensoris keseluruhan memiliki total pembobotan (1,0) yang mana dibagi dalam tiap parameternya menghasilkan (0,25). Parameter pembobotan ini menunjukkan parameter terpenting adalah gula reduksi. Pada penentuan formula terbaik ditentukan dari perolehan keseluruhan nilai (Nh) tertinggi (Aristyanti, 2017).
D. Metode Analisis
Metode analisis gula cair dari pati bonggol pisang terbagi menjadi tiga uji analisis, yakni fisik, kimia, dan sensoris dapat dilihat pada Tabel 3.4 Metode Analisis.
Tabel 3.4 Metode Analisis
No. Analisis Metode Analisis
1. Fisik
a. Yields (Sutamihardja, 2017)
2. Kimia
a. Kadar Gula Pereduksi Metode Nelson Somogyi (Sari, 2019)
b. Total Padatan Terlarut Menggunakan refraktometer (Ismawati, 2016) c. Kadar Air Menggunakan Oven (AOAC, 2012)
3. Sensoris Uji Hedonik dengan parameter kenampakan, aroma, rasa, dan overall serta skala penilaian 1 hingga 5 dengan keterangan sebagai berikut:
1. Sangat tidak suka 2. Tidak suka 3. Netral 4. Suka 5. Sangat suka
Target panelis, yaitu tidak terlatih sebanyak 50 orang dengan karakteristik mahasiswa
Fakultas Pertanian UNS (semester 1 – 7) (Apandi, 2016)
4. Statistik Rancangan Acak Faktorial (RAF) dengan Uji Two Way Anova yang dilanjutkan dengan Uji Tukey HSD
25 E. Rancangan Penelitian
Penelitian ini menggunakan Uji Two Way Anova dengan dua faktor, yakni faktor konsetrasi substrat serta volume enzim. Analisis faktorial dengan Two Way Anova dilakukan dengan taraf signifikansi, yakni 95%. Oleh karena itu, hipotesis yang digunakan untuk analisis ini, yaitu:
a. Persentase Jumlah Substrat
H0: menyatakan tidak ada perbedaan signifikan pada ke tiga level konsentrasi substrat terhadap karakteristik fisik, kimia, dan sensoris produk gula cair bonggol pisang
H1: meyatakan ada perbedaan signifikan pada ke tiga level konsentrasi substrat terhadap karakteristik fisik, kimia, dan sensoris produk gula cair bonggol pisang
b. Jumlah Penambahan Enzim
H0: menyatakan tidak ada perbedaan signifikan pada ke tiga level volume enzim terhadap karakteristik fisik, kimia, dan sensoris produk gula cair bonggol pisang
H1: meyatakan ada perbedaan signifikan pada ke tiga level volume enzim terhadap karakteristik fisik, kimia, dan sensoris produk gula cair bonggol pisang
c. Interaksi antara konsentrasi substrat dan volume enzim
H0: menyatakan tidak ada interaksi antara konsentrasi substrat dan volume enzim terhadap karakteristik fisik, kimia, dan sensoris produk gula cair bonggol pisang
H1: meyatakan ada interaksi antara konsentrasi substrat dan volume enzim terhadap karakteristik fisik, kimia, dan sensoris produk gula cair bonggol pisang
Konsentrasi substrat yang ditambahkan terdiri dari tiga level, yaitu meliputi: 30%, 40%, dan 50%. Faktor berikutnya merupakan volume enzim yang terdiri dari tiga level, yaitu meliputi: 0,4 ml, 0,5 ml, dan 0,6 ml. Perlakuan yang diperoleh dari kedua faktor tersebut, yakni sebanyak sembilan perlakuan kombinasi dengan masing-masing perlakuan dilakukan pengulangan sebanyak
26
dua kali, sehingga diperoleh 18 unit hasil penelitian. Pada Uji Two Way Anova, dilakukan uji homogenitas untuk mengetahui tingkat signifikasi setiap faktor dan interaksinya adalah tepat. Apabila dalam analisis Two Way Anova menunjukkan bahwa H0 ditolak, maka dilanjutkan dengan Uji Tukey HSD.
Rancangan percobaan penelitian ini disajikan pada Tabel 3.5 Rancangan Percobaan Penelitian.
Tabel 3.5 Rancangan Percobaan Penelitian
Jumlah Penambahan
Enzim
Persentase Jumlah Substrat
30% 40% 50%
0,4 ml 30%, 0,4 ml 40%, 0,4 ml 50%, 0,4 ml
0,5 ml 30%, 0,5 ml 40%, 0,5 ml 50%, 0,5 ml
0,6 ml 30%, 0,6 ml 40%, 0,6 ml 50%, 0,6 ml
