781
PROFIL GELATINISASI PATI BERAS ORGANIK VARIETAS LOKAL (PUTIH VARIETAS CIANJUR, MERAH VARIETAS SAODAH, HITAM
VARIETAS JAWA)
STARCH GELATINIZATION PROFILE OF LOCAL ORGANIC RICE VARIETIES (CIANJUR – WHITE RICE, SAODAH – BROWN RICE, AND
JAVA- BLACK RICE)
Monica Hartono1), Kristin Maria Goenawan2), Shienny Limantoro3), Paini Sri Widyawati2), Anita Maya Suteja2), Thomas Indarto Putut Suseno2)
1)Mahasiswa Fakultas Teknologi Pertanian, Unika Widya Mandala Surabaya 2)Staf PengajarFakultas Teknologi Pertanian, Unika Widya Mandala Surabaya
Jl. Dinoyo 42-44 Surabaya 60265, Email : wiwiedt@gmail.com
ABSTRAK
Beras merupakan makanan pokok yang banyak dikonsumsi, terutama di Indonesia. Semakin sadarnya masyarakat akan pentingnya kesehatan mendorong para petani untuk memproduksi beras organik. Beras organik merupakan beras yang dihasilkan dari budidaya dengan prinsip pertanian organik atau tanpa pengaplikasian bahan kimia berdasarkan standar tertentu dan telah mendapatkan sertifikasi dari lembaga mandiri. Beras organik lokal varietas Cianjur (beras putih), Saodah (beras merah), dan varietas Jawa (beras hitam) banyak diproduksi di Daerah Istimewa Yogyakarta. Perbedaan sifat fisikokimia ketiga beras organik ini belum banyak dikaji. Oleh karena itu penelitian ini difokuskan untuk mengetahui perbedaan sifat fisikokimia (kadar air, protein, amilosa, dan profil gelatinisasi) ketiga varietas beras organik, yaitu beras putih (varietas Cianjur), beras merah (varietas Saodah), dan beras hitam (varietas Jawa). Hasil menunjukkan bahwa profil gelatinisasi pati beras organik sangat dipengaruhi oleh sifat fisikokimia yang dimiliki, seperti kadar amilosa, protein, lemak, dan air. Profil gelatinisasi granula pati ditentukan dengan Rapid visco analizer (RVA) yang dinyatakan dengan parameter viskositas puncak, suhu puncak, viskositas pasta panas, viskositas breakdown, viskositas pasta dingin, dan viskositas setback. Beras organik putih varietas Cianjur mempunyai kemampuan gelatinisasi paling tinggi diikuti oleh beras hitam dan yang paling rendah beras merah. Namun beras hitam lebih mampu mempertahankan viskositasnya dibandingkan beras putih dan beras merah. Perbedaan profil gelatinisasi granula pati ketiga varietas beras karena perbedaan kadar air, protein, dan amilosa.
Kata Kunci : Beras organik merah varietas Saodah, putih varietas Cianjur, dan hitam varietas Jawa, sifat fisikokimia, profil gelatinisasi granula pati.
ABSTRACT
Rice is the staple food that mostly consumed, especially in Indonesia. There are aware public on the importance of health encouraging farmers to produce organic rice. Organic rice is produced from rice cultivation with principles of organic agricultural and without application of chemicals based on particular standards and has been certified.
782
Java (black rice) are produced in DI. Yogyakarta. Differences in physicochemical properties of these varieties of organic rice haven’t been much reviewed. Therefore this research was focused to determine differences in physicochemical properties (water, protein, amylose content and gelatinization profile) of these varieties of local organic rice, such as Cianjur (white rice), Saodah (brown rice), and Java (black rice). The results indicated that the starch gelatinization profile of local organic rice was strongly influenced by the physicochemical properties, such as amylose content, protein, and water. Profile gelatinization starch granules determined by Rapid visco analyzer (RVA) viscosity parameter declared with peak time, peak temperature, trough viscosity, breakdown viscosity, final viscosity, setback viscosity, and also pasting temperature. Cianjur white organic rice varieties had the capability highest gelatinization followed by black rice and brown rice are lowest. The black rice was better at retaining its viscosity than white rice and brown rice. Differences in starch granule gelatinization profile of the three varieties of rice due to differences in moisture, protein, and amylose contents. Keywords : Saodah brown organic rice, Cianjur white organic rice, and Java black
organic rice, physicochemical properties, starch gelatinization profile PENDAHULUAN
Beras (Oryza sativa) merupakan bahan makanan pokok bagi sebagian besar penduduk Indonesia. Beras organik merupakan beras yang dihasilkan dari budidaya dengan prinsip pertanian organik atau tanpa pengaplikasian bahan kimia berdasarkan standar tertentu dan telah mendapatkan sertifikasi dari lembaga mandiri. Persyaratan beras organik antara lain tidak menggunakan pestisida dan pupuk kimia sepanjang proses budidaya maupun pengolahannya, serta kesuburan tanah dipelihara secara alami (IRRI 2007).
Ada beberapa varietas beras yang dibudidayakan oleh masyarakat, diantaranya beras organik merah varietas Saodah, putih varietas Cianjur, dan hitam varietas Jawa. Beras organik tersebut banyak dibudidayakan di daerah Sleman, DI yogyakarta. Hingga saat ini beras ini belum banyak dikaji tentang sifat fisikokimianya terutama profil gelatinisasinya, hal ini sangat penting karena menentukan kegunaannya dalam berbagai proses pengolahan pangan.
Perbedaan warna pada beras organik menentukan perbedaan profil dan kadar pigmen antosianin (Maekawa 1998). Beras organik berwarna merah maupun hitam juga memiliki nutrisi yang lebih dibandingkan beras putih yang umumnya dikonsumsi oleh masyarakat Indonesia. Lapisan bekatul yang berwarna merah pada beras merah kaya akan serat, mineral, minyak dan vitamin, utamanya adalah vitamin B dan E (Indrasari 2006). Oleh karena itu perlu dilakukan penelitian lebih lanjut mengenai perbedaan sifat fisikokimia, terutama kadar air, protein, lemak, amilosa, serta profil gelatinisasi pati pada beras organik lokal (putih varietas Cianjur, merah varietas Saodah, dan hitam varietas Jawa.
783 Bahan Penelitian
Bahan baku yang digunakan dalam penelitian ini adalah Beras Putih varietas Cianjur, Beras Merah varietas Saodah, dan Beras Hitam varietas Jawa. Bahan tersebut diperoleh dari PT. Grahatama Semesta yang berada di Jl. Dr. Wahidin No. 88, Wadas, Kabupaten Sleman, DI. Yogyakarta.
Bahan Analisa
Bahan-bahan yang digunakan untuk analisis kimia adalah tablet Kjeldahl (Merck), H2SO4 (Sigma-aldrich), NaOH (Merck), HCl (Merck), Na2S2O3 (Merck),
Akuades, batu didih, bubuk Zn (Meck), Indikator MR-MB (Merck) dan Indikator PP (Merck), dan n-heksan (teknis).
METODOLOGI PENELITIAN Penentuan Kadar Air (Sudarmadji et al. 1997)
Sampel ditimbang sebanyak 1 g dalam botol timbang yang telah diketahui beratnya, kemudian dikeringkan dalam oven pada suhu 105oC selama 3-5 jam tergantung bahannya. Pendinginan dalam ekstikator selama 10 menit dan ditimbang, selanjutnya dipanaskan lagi dalam oven selama 30 menit, didinginkan dalam eksikator dan ditimbang. Perlakuan ini diulang beberapa kali sampai tercapai berat konstan (selisih penimbangan berturut-turut kurang dari 0.05g). Kadar air dihitung dengan rumus sebagai berikut.
Keterangan:
a = berat botol timbang (g)
b = berat botol timbang + sampel sebelum dikeringkan (g) c = berat botol timbang + sampel setelah dikeringkan (g) ka = kadar air (decimal) sampel dalam berat basah.
Penentuan Kadar Protein total (AOAC dalam Sudarmadji et al. 1997)
Kadar protein kasar dapat ditentukan dengan metode Kjeldahl. Metode ini terdiri dari tiga tahap yaitu destruksi, distilasi, dan titrasi. Mula-mula sampel beras ditepungkan lalu ditimbang 0.1 gram dan dimasukkan kedalam labu Kjeldahl. Penambahan 1 gram CuSO4 atau 1 tablet Kjeldahl dan ditambahkan dengan 2,5 mL
H2SO4 pekat dan batu didih. Selanjutnya didestruksi hingga berwarna hijau jernih, lalu
didinginkan dibawah air mengalir dan ditambah dengan 100 mL akuades dan 100 mL NaOH 10N dan bubuk Zn , selanjutnya dilakukan distilasi. Distilat ditampung dalam erlenmeyer yang berisi 50 mL HCl 0.1N dan 5 tetes indikator MR-MB (berwarna ungu), hingga volume larutan dalam erlenmeyer penampung 150-175 mL. Langkah selanjutnya
784 perubahan warna dari ungu menjadi hijau jernih.
Kadar P (%) = ml NaOH (blanko – sampel ) x NNaOH x 14,008 x FP x FK x100%
berat sampel (gram) x 1000 FK= Faktor koreksi
Kadar Amilosa (Apriyantono et al. 1998)
Sebanyak 0,1 gsampel dilarutkan dalam 10 ml NaOH alkoholik (1 ml etanol 95% dan 9 ml NaOH 1 N).Larutan dipanaskan dalam air mendidih selama kurang lebih 10 menit hingga semua bahan larut, lalu didinginkan.Selanjutnya campuran tersebut dipindahkan kedalam labu takar 50 ml dan ditambahkan akuades sampai tanda tera. Setelah itu, beras putih dipipet 1 mL sedangkan beras merah dan beras hitam sebanyak 2 mL, lalu ditambahkan 1 mL asam asetat 1N dan 0,5 mL I2.Masing-masing larutan
dianalisa absorbansi maksimum, waktu kestabilan serta kurva standar nya menggunakan Spektrofotometer.
Analisa Sifat Pasting
Perubahan sifat pasting pada tepung dan beras organik berwarna merah, hitam, dan putih selama penyimpanan ditentukan untuk mengetahui perubahan kemampuan pati dalam sampel mengalami gelatinisasi, yang dapat diketahui dengan menggunakan alat rapid visco analyze(RVA) berdasarkan metode Sompong et al. (2011). Kondisi pengukuran diatur dengan tahap pemanasan dari 30-90oC pada laju peningkatan 7,5oC/min dengan periode holding selama 5 menit pada suhu 95oC diikuti periode cooling hingga suhu 30oC dengan laju penurunan 7,5oC/min serta periode holding pada suhu 30oC selama 1 menit. Kecepatan perputaran tempat sampel 75 rpm dan jarak pengukuran 150 cmg. Parameter yang diuji pada analisa ini meliputi suhu pasting (oC), waktu puncak (menit, waktu viskositas mencapai puncak), viskositas puncak (BU= barbender unit, viskositas maksimum selama pemanasan atau periode holding di suhu 95oC), viskositas final (BU), viskositas though (viskositas minimum selama periode holding suhu 95oC), viskositas breakdown (BU, selisih antara viskositas puncak dan though) serta viskositas set back (BU, selisih viskositas final dan though). Pengukuran diulang sebanyak 2 kali.
785 Kadar Air
Kadar air merupakan salah satu parameter penting yang sangat berpengaruh dalam proses penyimpanan beras. Data pada Gambar 1. menunjukkan bahwa kadar air dalam ketiga varietas beras organik berbeda. Kadar air ini akan mempengaruhi perubahan sifat fisikokimia, sensori, dan aktivitas antioksidan bahan karena kandungan air dalam bahan dapat menjadi media terjadinya reaksi kimia dan biokimia serta pertumbuhan mikroorganisme. Suatu bahan memilki kadar air yang tinggi, maka ketahanan pada saat penyimpanan rendah sehingga mudah rusak saat disimpan (Nielsen, 2003).
Gambar 1. Kadar air pada ketiga varietas beras organik lokal
Berdasarkan penelitian yang dilakukan, diperoleh data bahwa kadar kadar air beras hitam paling tinggi dibandingkan beras putih dan merah. Perbedaan kadar air dalam bahan ini berhubungan dengan besarnya rasio amilosa dan amilopektin dalam bahan. Beras dengan kadar amilosa yang tinggi cenderung terjadi interaksi antara rantai molekul primer yang kuat atau terbentuk ikatan silang, sehingga menghalangi masuknua molekul air (Garcia et al. 1999 dalam Cahyana dan Haryano 2006).
Kadar air beras yang diperoleh berada pada kisaran 7,44–11,31 %, sehingga beras masih dianggap aman untuk dilakukan penyimpanan karena masih dibawah standar yang ditetapkan yakni kurang dari 14%. Beras dengan kadar air lebih dari 14% akan menyebabkan metabolisme mikroba dan perkembangbiakan serangga berjalan cepat.
Kadar Protein
Protein adalah salah satu makronutrien yang berperan dalam proses pembentukan biomolekul. Data pada Gambar 2 menunjukan bahwa kadar protein beras hitam adalah yang tertinggi dibandingkan beras merah dan putih.
Kandungan protein dalam beras dapat mempengaruhi tekstur nasi yang dihasilkan. Kadar protein yang tinggi biasanya akan menghasilkan nasi yang kurang lunak (sencerung keras). Protein beras brsifat menghambat penyerapan air dan
786
kemampuan pati membentuk gelatinisasi secara optimal.
Gambar 2. Kadar protein pada ketiga varietas beras organik lokal
Kandungan protein beras menurut Association of Southeast Asian Nations (ASEAN) yaitu beras hitam 85 g/100g, beras merah 7.0 g/100 gram, dan beras putih 6.8 g/100g. Kandungan protein dan lemak memberi pengaruh terhadap suhu awal gelatinisasi (Wirakartakusuma dan Febriyanti 1994). Semakin tinggi kandungan protein dan lemak yang berinteraksi dengan granula pati, maka suhu awal gelatinisasi patinya juga akan semakin tinggi. Ada dugaan juga bahwa keterikatan protein dalam beras organik warna hitam lebih kuat dibandingkan dengan beras organik warna yang lain. Keluarnya protein dari vakuola makanan dalam granula beras dapat memudahkan komponen gizi tersebut mudah mengalami kerusakan yang akan berefek pada perubahan sifat fisikokimia, sensoris, dan aktivitas antioksidan.
Kadar Amilosa
Kadar amilosa adalah salah satu kriteria penting dalam sistem klasifikasi beras. Berdasarkan kadar amilosanya, beras diklasifikasikan menjadi kadar amilosa rendah (10-20%), sedang (20-25%), dan tinggi (25-33%) (Juliano et al., 1974). Amilosa adalah komponen utama dalam pati yang berperan dalam peristiwa gelatinisasi yaitu pengelompokan molekul-molekul pati melalui pembentukan ikatan-ikatan hidrogen pada gugus hidroksil intermolekuler antar rantai molekul amilosa. Sebaliknya amilopektin dapat menghalangi terjadinya gelatinisasi karena adanya percabangan dalam molekulnya yang dapat mencegah pengelompokan tersebut.
787
Gambar 3. Kadar amilosa pada ketiga varietas beras organik lokal
Kadar amilosa berpengaruh terhadap rasa nasi (Juliano et al. 1967). Beras berkadar amilosa sedang disukai oleh masyarakat Indonesia (Damardjati 1988). Amilopektin dalam pati beras mempunyai peranan lebih besar terhadap sifat konsistensi gel dan viskositas gel pati dibandingkan dengan kandungan amilosa. Konsistensi gel beras diklasifikasikan menjadi keras (27-40mm), sedang (41-60mm) dan lunak (61-100 mm) (Cagampang et al. 1973).
Berdasarkan data pada Gambar 3. diperoleh informasi bahwa beras putih mempunyai kadar amilosa terendah dan beras hitam yang tertinggi. Hal ini sangat berhubungan dengan hasil kadar air dan kadar protein beras tersebut. Semakin rendah kadar amilosa, maka kadar airnya pun akan semakin rendah, hal ini dikarenakan kemampuan beras tersebut untuk mengikat air sebelum dipanen lebih rendah dibandingkan beras dengan kadar amilosa yang tinggi.
Profil Gelatinisasi Pati
Gelatinisasi adalah perubahan yang terjadi pada granula pati pada waktu mengalami pembengkakan yang luar biasa dan tidak dapat kembali ke bentuk semula (Winarno 2002). Gelatinisasi juga disebut sebagai peristiwa koagulasi koloid dengan ikatan rantai polimer atau penyerapan zat terlarut yang membentuk jaringan tiga dimensi yang tidak terputus sehingga dapat mengakibatkan terperangkapnya air dan terhentinya aliran zat cair yang ada di sekelilingnya kemudian mengalami proses pengorientasian partikel. Suhu gelatinisasi merupakan suhu pada saat granula pati mengembang dan bersifat irreversible didalam air panas yang diikuti oleh kehilangan sifat birefringence. Suhu tersebut bervariasi antara 55-70oC, tergantung varietas dan lingkungannya. Berdasarkan suhu gelatinisasi, beras diklasifikasikan menjadi 3 macam, yaitu: beras dengan suhu gelatinisasi rendah (69oC), sedang (70-74oC), tinggi (>74oC) (Juliano 1972). Perbedaan suhu gelatinisasi diduga disebabkan oleh adanya perbedaan kekompakan granula pati.
Suhu gelatinisasi beras hitam paling tinggi yaitu 88,55oC sedangkan beras merah paling rendah yaitu 84,90oC. Perbedaan suhu tersebut diduga berhubungan erat dengan
788
yang dapat dipisahkan dengan air panas dimana fraksi terlarut merupakan amilosa sedangkan fraksi tidak larut adalah amilopektin. Kadar amillosa yang lebih tinggi dapat menentukan sifat tekstur nasi daripada sifat fisik lainnya, seperti suhu gelatinisasi dan gel konsistensi yang lebih tinggi juga (Suwarno et al. 1982)
Tabel 2. Profil gelatinisasi pati pada beras Putih, Merah, dan Hitam Profil Gelatinisasi Pati Beras Putih Beras Merah Beras Hitam
Peak Visc. (cP) 3697,0 2206,0 2593,0
Trough Visc. (cP) 1305,0 873,0 1706,0
Breakdown Visc. (cP) 2392,0 1333,0 886,0
Final Visc. (cP) 2866,0 2170,0 3565,0
Setback Visc. (cP) 1561,0 1297,0 1858,0
Peak Time (menit) 9,0 9,3 9,0
Pasting Temp (oC) 86,0 84,0 88,5
Beras hitam lebih mampu mempertahankan viskositasnya dibandingkan beras putih, dan yang paling rendah adalah beras merah. Hal ini berhubungan dengan perbedaan kadar air, protein, dan amilosa dari ketiga macam beras tersebut, karena dengan adanya perbedaan tersebut menandakan adanya perbedaan granula pati yang ada di dalam beras. Beras dengan kandungan protein yang tinggi menandakan kandungan pati didalamnya juga lebih banyak, sehingga membutuhkan suhu gelatinisasi yang lebih tinggi dan kemampuan mempertahankan viskositasnya juga lebih baik. Amilosa dan amilopektin besar pengaruhnya terhadap viskositas sistem dispersi pati dan air. Gugus hidroksil yang terletak pada salah satu ujung rantai amilosa dan pada ujung rantai pokok amilopektin berperan dalam penarikan air oleh pati karena gugus hidroksil dari pati akan tarik menarik dengan gugus hidrogen dari air. Semakin rendah kadar amilosa dan amilopektin pada pati maka gugus hidroksilnya akan turun sehingga akan menyebabkan gaya tarik-menarik antara pati dengan air menjadi kecil sehingga viskositas yang dihasilkan juga kecil.
Viskositas balik mencerminkan tingkat retrogradasi pati pada proses pendinginan. Semakin besar viskositas balik maka kecenderungan pati untuk beretrogradasi pun semakin tinggi. Winarno (1984) menjelaskan bahwa jika pasta pati didinginkan, energi kinetik molekul tidak cukup tinggi untuk menahan molekul saling berikatan. Jika selama pemanasan terjadi pemecahan granula maka jumlah amilosa yang keluar dari granula semakin banyak sehingga kecenderungan untuk terjadinya retrogradasi meningkat. Beras putih menunjukkan data viskositas balik yang jauh lebih tinggi dibandingkan beras merah dan beras hitam. Hal ini menunjukkan bahwa kedua tepung tersebut memiliki kecederungan retrogradasi yang tinggi yaitu tingginya
789 cabang amilopektin pada pinggir-pinggir luar granula.
PENUTUP Kesimpulan
Varietas beras organik lokal mempengaruhi profil gelatinisasi pati dan sifat fisikokimianya. Beras Putih (varietas Cianjur) memiliki kadar air, protein, amilosa serta suhu gelatinisasi yang terendah dibandingkan dengan beras merah (varietas Saodah), dan beras hitam (varietas Jawa). Beras Hitam (varietas Jawa) memiliki kadar air, protein, amilosa, suhu gelatinisasi yang tertinggi serta kemampuan dalam mempertahankan viskositas yang paling baik dibandingkan beras merah (varietas Saodah) dan beras putih (varietas Cianjur). Kadar air, protein serta amilosa mempengaruhi profil gelatinisasi varietas beras tersebut.
Saran
Perlu dilakukan penelitian lebih lanjut untuk mengetahui sifat fisikokimia serta faktor–faktor yang akan mempengaruhi sifat fisikokimia maupun profil gelatinisasi pati dari berbagai varietas beras organik tersebut.
UCAPAN TERIMA KASIH
Ucapan terima kasih disampaikan kepada Kementrian Riset dan Teknologi (Kemanristek) atas dana penelitian yang diberikan melalui Proyek Insentif Riset Sinas tahun 2012.
DAFTAR PUSTAKA
Apriyantono A. dkk. 1989. Analisis pangan. Bogor: PAU Pangan dan Gizi IPB.
Astawan M, Wresdiyati T. 2004. Diet sehat dengan makanan berserat. Solo: Tiga Serangkai Pustaka Mandiri.
Cagampang GB, Perez CM, Juliano BO. 1973. A gel consistency test for eating quality of rice. Journal Science Food Agriculture 24: 1589-1594.
Damardjati DS. 1988. Struktur kandungan gizi beras hal 103- 165. Bogor: Pusat Penelitian dan Pengembangan Tanaman Pangan.
Evers, Juliano BO. 1976. Varietal differences in ultrastructure of endosperm cell and starch granula. Starke 28 : 160-166
International Rice Research Institute. 2007. Organic rice. Fact sheets. Rice Knowledge Bank. http://www.knowledgebank.irri.org
790 communication newsletter, special issue
Juliano BO. 1971. A Simplified Assay for Milled Rice Amylose Measurement. Journal of Cereal Science Today 16 : 334-336
Juliano BO. 1972. The rice caryopsis and its composition. Minnesota: American Assocation of Cereal Chemist.
Juliano BO, Perdon AA, Perez CM, Cagampang GB. 1974. Gel properties of starch and texture of rice product. Madrid: International Conggrees Food Science and Technology: 120-126.
Nielsen SS. 2003. Food Analysis 3rded. New York: Kluwer Academic/Plenum Publishers.
Sompong R, Siebenhandl-Ehn S, Linsberger-Martin G, Berghofer E. 2011. Physicochemical and antioxidative properties of red and black rice varieties from Thailand, China, and Sri Lanka. Food Chemistry 124:132–140.
Sudarmadji S, Haryono, Suhardi. 1997. Prosedur Analisa Untuk Bahan Makanan dan Pertanian. Yogyakarta: Liberty.
Suwarno AB, Surnono, Harahap Z. 1982. Hubungan antara kadar amilosa beras dengan rasa nasi. Penelitian Pertanian 2 : 33-35
Winarno FG. 1997. Kimia pangan dan gizi. Jakarta: Gramedia.
