i
KOMBINASI ENZIM POLIGALAKTURONASE DAN SELULASE PADA KLARIFIKASI SARI BUAH NAGA SUPER MERAH (Hylocereus
costaricensis) DALAM PEMBUATAN SIRUP
Skripsi
Untuk memenuhi sebagian persyaratan
guna memperoleh derajat Sarjana Teknologi Pertanian di Fakultas Pertanian
Universitas Sebelas Maret
Oleh :
Fitriana Husnayaini H 0913036
PROGRAM STUDI ILMU DAN TEKNOLOGI PANGAN FAKULTAS PERTANIAN
UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA
ii
HALAMAN PENGESAHAN
KOMBINASI ENZIM POLIGALAKTURONASE DAN SELULASE PADA KLARIFIKASI SARI BUAH NAGA SUPER MERAH (Hylocereus
costaricensis) DALAM PEMBUATAN SIRUP
Yang dipersiapkan dan disusun oleh Fitriana Husnayaini
H 0913036
Telah dipertahankan di depan Dewan Penguji Pada tanggal: 15 November 2017 dan dinyatakan telah memenuhi syarat
Susunan Dewan Penguji
Ketua
Esti Widowati, S.Si., M.P. NIP.198305052009122006
Anggota I
Ardhea Mustika Sari, S.T.P., M.Sc. NIP. 198405092014042001
Anggota II
Edhi Nurhartadi, S.T.P., M.P. NIP.197606152009121002
Surakarta, November 2017 Mengetahui
Universitas Sebelas Maret Fakultas Pertanian
Dekan,
iii
KATA PENGANTAR
Alhamdulillahirabbil’alamin, puji syukur penulis panjatkan kepada Allah SWT yang telah melimpahkan rahmat, hidayah-Nya, sehingga penulis dapat menyelasaikan skripsi dengan judul “Kombinasi Enzim Poligalakturonase dan Selulase pada Klarifikasi Sari Buah Naga Super Merah (Hylocereus costaricensis) dalam Pembuatan Sirup”. Penulisan skripsi ini merupakan salah satu syarat yang harus dipenuhi oleh mahasiswa 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 tidak lupa penulis mengucapkan terima kasih kepada :
1. Kedua orang tua, Bapak Badarudin Ichwan, Ibu Hana Kurniawati dan adik-adik tercinta” yang telah begitu banyak mencurahkan kasih sayang, cinta, pengorbanan, selalu memberi semangat, nasihat, dan doa. Hanya dengan doa restu kedua orang tua, penulis dapat menyelesaikan skripsi ini, yang penulis persembahkan sebagai bentuk rasa terimakasih atas segala pengorbanan dan kasih sayang yang senantiasa dicurahkan kepada penulis selama ini. Semoga sehat selalu dan dapat mendampingi penulis.
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.
4. Esti Widowati, S.Si., M.P. selaku Pembimbing Utama Skripsi, yang telah memberikan kesempatan bergabung dalam tim enzim, memotivasi, membimbing, mengarahkan penulis sehingga skripsi ini dapat terselesaikan dengan baik. Terima kasih atas segala ilmu, nasihat, dan masukan bagi penulis.
iv
dapat terselesaikan dengan baik. Terimakasih atas ilmu, nasihat dan masukan yang bermanfaat bagi penulis.
6. Edhi Nurhartadi, S.T.P., M.P. selaku Penguji Skripsi, terima kasih atas masukan, saran dan kritiknya sebagai perbaikan penulisan skripsi ini.
7. Ir. Windi Atmaka, M.P. selaku Dosen Pembimbing Akademik, terima kasih atas bimbingan dan arahan di bidang akademik selama perkuliahan.
8. Ibu dan Bapak tim pengajar program studi Ilmu dan Teknologi Pangan pada khususnya dan semua tim pengajar Fakultas Pertanian UNS, atas semua ilmu yang telah diberikan dan bantuannya selama masa perkuliahan.
9. Sri Liswardani, S.P., Mbak Dinda, dan Pak Slamet selaku laboran Program Studi Ilmu dan Teknologi Pangan UNS, Pak Giyo dan Pak Joko selaku Staff Program Studi Ilmu dan Teknologi Pangan UNS, terima kasih banyak atas segala bantuannya.
10. Keluarga besar Soeparjono dan Moedjirat, terimakasih atas doa, semangat dan dukungannya.
11. Arvi Budiarto, terimakasih atas hiburan, pelajaran hidup, selalu memberikan semangat ketika mulai jenuh, mendukung dan mendoakan. Alhamdulillah,
one step closer.
12. Rokhimah Sudarmi Ningsih, partner skripsi yang selalu sabar menghadapi keluh kesah, kerempongan, menemani dari awal sampai akhir skripsi, terimakasih atas semangat dorongannya. Akhirnya kita bisa melewati ini semua, kak!
13. Sahabat seperjuangan selama di ITP Ria, Diah, Dyah dan Dian yang selalu berada dalam suka maupun duka, terima kasih atas segala kebaikan, bantuan, semangat, doa, dan dorongan kalian selama ini. Semoga persahabatan kita akan terus berlanjut walau harus berpisah menempuh tujuan masing-masing.
See you on top girls!
v
15. Teman-teman terbakohku, Ratna, Santi Indah, Gita terimakasih atas bantuannya selama ini, tanpa kalian penelitian ini tak akan ada hasilnya. 16. Teman-teman Mealtime, Yuli, Pablo, Mifta, Diyah dan Vika terima kasih atas
kebersamaan, dukungan, doa, semangat selama ini. Semoga kekeluargaan kita akan terus berlanjut walau harus berpisah menempuh tujuan masing-masing. 17. Teman-teman SMA, Pungki, Anis, Aya, Hanif, Melinda, Faiz, Fajar dan Fabri
terima kasih atas dukungan, doa, semangat selama ini.
18. Teman-teman Kos Anggun, Dika, Eta, Iklima, Yelly, Mbak Silva dan Puput, keluarga baru, terima kasih selama empat tahun menemaniku, menjadi tempat curhat, canda dan tawa.
19. Teman-teman keluarga kkn Malang Seru, terimakasih telah memberikan semangat selama ini.
20. Terima kasih banyak untuk teman-teman ITP 2013 yang tidak dapat penulis sebutkan satu per satu, terima kasih telah menjadi teman, sahabat, saudara yang luar biasa selama berada kampus ini. ITP 2013 (Menggemparkan). 21. Terima kasih kepada Himaghita dan BSO Himaghita terutama KWU yang
sudah menjadi keluarga bagi penulis, mengajarkan banyak hal selama berada di ITP, dan membuat kehidupan penulis selama di ITP menjadi penuh warna. FORZA HIMAGHITA! Mangesthi Luhur Ambangun Desa!
22. Terima kasih kepada kakak-kakak tingkat dan adik-adik tingkat atas segala bantuan dan dukungannya selama perkuliahan hingga penelitian ini dapat terselesaikan dengan baik.
23. Semua pihak yang telah membantu kelancaran penyusunan skripsi ini dan memberi dukungan, doa serta semangat bagi penulis untuk terus berjuang.
Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih jauh dari sempurna. Semoga skripsi ini bermanfaat bagi penulis khususnya dan bagi pembaca pada umumnya.
Surakarta, November 2017
vi
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ... i
HALAMAN PENGESAHAN ... ii
KATA PENGANTAR ... iii
DAFTAR ISI ... vi
DAFTAR TABEL ... viii
DAFTAR GAMBAR ... ix
DAFTAR LAMPIRAN ... x
RINGKASAN ... xi
SUMMARY ... xii
BAB I PENDAHULUAN ... 1
A. Latar Belakang ... 1
B. Rumusan Masalah ... 1
C. Tujuan Penelitian ... 4
D. Manfaat Penelitian ... 4
BAB II LANDASAN TEORI ... 6
A. Tinjauan Pustaka ... 6
1. Buah Naga Super Merah ... 6
2. Sirup ... 8
3. Pektin ... 10
4. Selulosa ... 12
5. Enzim Poligalakturonase ... 13
6. Enzim Selulase ... 13
7. Klarifikasi Sirup Buah... 15
B. Kerangka Berpikir ... 16
C. Hipotesis ... 16
BAB III METODE PENELITIAN ... 17
A. Tempat dan Waktu Penelitian ... 17
vii
1. Alat ... 17
2. Bahan... 17
C. Tahapan Penelitian ... 19
1. Proses Persiapan Isolat ... 19
2. Produksi, Isolasi, dan Ekstraksi Enzim Poligalakturonasa dan Selulase ... 20
3. Pemurnian Parsial Enzim Poligalakturonase dan Selulase ... 20
4. Penentuan Variasi Konsentrasi Enzim Poligalakturonase dan Selulase ... 25
5. Klarifikasi dan Pembuatan Sirup Buah Naga Super Merah ... 27
6. Pengujian Klarifikasi Sirup Buah Naga Super Merah ... 28
D. Metode Analisis ... 30
E. Rancangan Penelitian ... 30
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ... 31
A. Hasil Klarifikasi Sari Buah Naga Super Merah (Hylocereus costaricensis) dalam Pembuatan Sirup ... 31
1. pH ... 31
2. Viskositas ... 35
3. Total Padatan Terlarut ... 36
4. Transmitansi ... 39
B. Pemilihan Perlakuan Terbaik ... 41
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ... 45
A. Kesimpulan ... 45
B. Saran ... 45
DAFTAR PUSTAKA ... 47
viii
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 Bacillus licheniformis GD2a AR2 dan Isolat Bakteri Selulotik Bacillus subtilis Krakarya_1 S6 yang Digunakan ... 19
Tabel 3.2 Karakteristik Enzim Poligalakturonase dari Isolat Bakteri Pektinolitik Bacillus licheniformis GD2a AR2 dan Enzim Selulase dari Isolat Bakteri Selulotik Bacillus subtilis Krakarya_1 S6 yang Digunakan ... 19
Tabel 3.3 Aktivitas Enzim yang Dihasilkan... 25
Tabel 3.4 Variasi Konsentrasi Enzim Poligalakturonase dan Selulase ... 27
Tabel 3.5 Rendemen Sari Buah Naga Super Merah Hasil Ekstraksi ... 27
Tabel 3.6 Metode Analisis Sirup Buah Naga Super Merah ... 30
Tabel 4.1 Hasil Analisis pH pada Klarifikasi Sari Buah Naga Super Merah dalam Pembuatan Sirup dengan Penambahan Enzim Poligalakturonase dan Enzim Selulase ... 32
Tabel 4.2 Hasil Analisis Viskositas pada Klarifikasi Sari Buah Naga Super Merah dalam Pembuatan Sirup dengan Penambahan Enzim Poligalakturonase dan Enzim Selulase (cP) ... 35
Tabel 4.3 Hasil Analisis Total Padatan Terlarut pada Klarifikasi Sari Buah Naga Super Merah dalam Pembuatan Sirup dengan Penambahan Enzim Poligalakturonase dan Enzim Selulase (°Brix) ... 37
Tabel 4.4 Hasil Analisis Transmitansi pada Klarifikasi Sari Buah Naga Super Merah dalam Pembuatan Sirup dengan Penambahan Enzim Poligalakturonase dan Enzim Selulase (%T) ... 39
ix
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Buah Naga Super Merah dan Buah Naga Merah ... 7
Gambar 2.2 Diagram Alir Pembuatan Sirup Buah Naga Super Merah ... 9
Gambar 2.3 Struktur Molekul Pektin ... 12
Gambar 2.4 Struktur Molekul Selulosa ... 12
Gambar 2.5 Proses Hidrolisis Enzim Selulase pada Selulosa ... 14
Gambar 2.6 Mekanisme Hidrolisis Selulosa oleh Enzim Selulase ... 14
Gambar 2.7 Kerangka Berpikir Penelitian ... 16
Gambar 3.1 Diagram Alir Proses Produksi Enzim Kasar Poligalakturonase dan Selulase ... 21
Gambar 3.2 Diagram Alir Proses Produksi Enzim Murni Parsial ... 22
Gambar 3.3 Uji Aktivitas Enzim Poligalakturonase dan Selulase ... 24
Gambar 3.4 Diagram Alir Proses Klarifikasi ... 28
Gambar 3.5 Diagram Alir Pengujian Sirup ... 28
x
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran 1. Formulasi Bahan yang Digunakan dalam Produksi Enzim
Poligalakturonase dan Selulase ... 56
Lampiran 2. Prosedur Pengujian ... 59
Lampiran 3. Pengolahan Data ... 62
xi
KOMBINASI ENZIM POLIGALAKTURONASE DAN SELULASE PADA KLARIFIKASI SARI BUAH NAGA SUPER MERAH (Hylocereus costaricensis) DALAM PEMBUATAN SIRUP
FITRIANA HUSNAYAINI H 0913036
RINGKASAN
Buah naga super merah (Hylocereus costaricensis) mempunyai umur simpan 7-14 hari pada suhu 14-20°C. Umur simpan buah naga relatif singkat disebabkan karena kandungan air yang tinggi sebesar 90% sehingga perlu dilakukan pengolahan lanjutan menjadi sirup. Karakteristik sirup yang dihasilkan keruh, berkabut dan tidak jernih. Kekeruhan tersebut disebabkan adanya polisakarida seperti pektin dan selulosa. Kekeruhan tersebut dapat diatasi dengan hidrolisis pektin dan selulosa menggunakan enzim poligalakturonase dan selulase sehingga dihasilkan sirup yang jernih. Enzim poligalakturonase menghidrolisis pektin dengan memutus ikatan α-1,4-glikosidik sedangkan enzim selulase menghidrolisis selulosa dengan memutus ikatan β-1,4-glikosidik.
Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui pengaruh penggunaan variasi konsentrasi enzim poligalakturonase isolat bakteri pektinolitik Bacillus licheniformis GD2A AR2 dan selulase isolat bakteri Bacillus subtilis Krakarya_1 S6, mendapatkan konsentrasi terbaik dari kombinasi kedua enzim tersebut terhadap efektivitas klarifikasi dalam pembuatan sirup buah naga super merah berdasarkan pH, viskositas, total padatan terlarut dan transmitansi. Penelitian ini menggunakan Rancangan Acak Lengkap Faktorial (RALF) dengan dua faktor. Faktor pertama yaitu jenis enzim terdiri atas poligalakturonase dan selulase. Faktor kedua konsentrasi enzim yang digunakan yaitu 0%; 0,06%; 0,09%; 0,1% (poligalakturonase) dan 0%; 0,1%; 0,13%; 0,16% (selulase). Penelitian ini dilakukan dengan tiga kali ulangan sampel dan satu kali ulangan analisis. Data yang diperoleh dianalisis secara statistik dengan SPSS menggunakan two way Analysis of Varian (ANOVA) dan dilanjutkan dengan Duncan Multiple Range Test (DMRT) pada tingkat signifikansi 5%.
Hasil penelitian menunjukkan bahwa enzim poligalakturonase dan selulase mempunyai aktivitas enzim 0,32 U/ml dan 0,06 U/ml. Penambahan enzim poligalakturonase dan selulase serta kombinasinya berpengaruh nyata terhadap pH, viskositas, total padatan terlarut dan transmitansi sirup yang dihasilkan. Perlakuan terbaik terdapat pada penambahan enzim poligalakturonase 0,09% dan selulase 0,1% karena dapat menurunkan pH (4,24) dan viskositas (10,6 cP) serta meningkatkan total padatan terlarut (43,5°brix) dan transmitansi (66,2%T).
xii
COMBINATION OF POLYGALACTURONASE AND CELLULASE ENZYME ON THE CLARIFICATION OF SUPER RED DRAGON FRUIT
(Hylocereus costaricensis) JUICE IN THE SYRUP MANUFACTURED
FITRIANA HUSNAYAINI
H0913036
SUMMARY
Super red dragon fruit (Hylocereus costaricensis) has a shelf life 7-14 days at 14-20°C. The shelf life of the dragon fruit is relatively short due to the high water content amount 90%, so it needs advanced processing become syrup. Syrup characteristic which produced was cloudy, turbid and not clear. Polysaccharides such as pectin and cellulose caused cloudiness. Hydrolisis of pectn and cellulose reduce the cloudiness. The hydrolisis process used polygalacturonase and cellulase enzymes, and clear syrup as the result. The polygalacturonase enzyme hydrolyzed pectin by cutting the α-1,4-glycosidic bond. While the cellulase enzyme hydrolyzed cellulose by cutting the β -1,4-glycosidic bond.
The aim of the research to investigate the result of usage various concentration polygalacturonase enzyme from pectinolytic bacteria Bacillus licheniformis GD2A AR2 and cellulase from cellulolytic bacteria Bacillus subtilis
Krakarya_1 S6, and the best concentration from combination of both enzymes towards the effectiveness of clarification in making super red dragon fruit syrup based on pH, viscosity, total dissolved solids and transmittance. This study used Completely Randomized Factorial Design with two factors. The first factor was the type of enzyme. The research used polygalacturonase and cellulase enzymes. The second factor was the concentration of enzyme, i.e 0%; 0.06%; 0.09%; 0.1% (polygalacturonase) and 0%; 0.1%; 0.13%; 0.16% (cellulase). The study was conducted with three times of sampling repetition and one time of analysis. The data obtained were analyzed statistically with two way Analysis of Varian (ANOVA) and continued with Duncan Multiple Range Test (DMRT) at 5% significance level.
The results showed that polygalacturonase and cellulase enzymes have enzyme activity of 0.32 U / ml and 0.06 U / ml. The addition of polygalacturonase and cellulase enzymes and their combinations significantly affect at the pH, viscosity, total dissolved solids and the transmitted syrup. The best treatment was in addition of 0.09% polygalacturonase and 0,1% cellulase enzymes because it can decrease pH (4.24), decrease viscosity (10.6 cP), increase TSS (43.5°brix) and transmittance (66.2%T).
