Pengaruh Temperatur Ekstraksi Terhadap Sifat Fisikokimia
Glukomanan Asal
Amorphophallus muelleri
Blume
Nunung Harijati1)*, Serafinah Indriyani1), Retno Mastuti1) 1)Jurusan Biologi, Fakultas MIPA, Universitas Brawijaya, Malang
Diterima 15 Juli 2013, direvisi 23 Oktober 2013
ABSTRAK
Penelitian ini bertujuan untuk mendapatkan temperatur optimum untuk ekstraksi glukomanan dengan sifat fisikokimia yang baik. Metoda yang digunakan untuk ekstraksi dengan menggunakan pengadukan sesuai temperatur yang diinginkan (35-55-75°C), diikuti dengan sentrifugasi pada kecepatan 1500 rpm selama 30 menit pada temperatur 25°C. Glukomanan digumpalkan menggunakan isopropil alkohol 95%. Parameter yang diamati adalah hasil glukomanan, kadar abu dan air glukomanan, warna tepung glukomanan dan kecerahan glukomanan serta kandungan kalsium oksalat. Hasil penelitian menunjukkan estraksi pada 55°C memberikan hasil glukomanan yang optimal yaitu 63,1% berat kering umbi. Ekstraksi 35°C dan 75°C, menghasilkan glukomanan masing-masing 52,99% dan 39,91% berat kering umbi. Warna tepung tidak berbeda secara mencolok dengan nilai L 25,17; 27,23 dan 26,37 masing-masing untuk ekstraksi 35-55-75°C. Dari tiga temperatur ekstraksi tersebut glukomanan yang diperoleh mengandung kalsium oksalat 0,03-0,11%, abu 1,17-2,00 %, kadar air 4,6-5,53 %, dan viskositas 49,5-2654,5 Cp.
Kata kunci:Amorphophallus muelleri, karakter fisikokimia, hasil glukomanan, temperatur ekstraksi. ABSTRACT
This study had aims to find the optimum temperature for the extraction of the glucomannan with good physicochemical characters . The method that used for extraction was the stirring method according varies temperatures (35-55-75oC), followed by centrifugation with speed 1500 rpm for 30 minutes at temperatures 25°C. Glucomannan was coagulated using 95% isopropyl alcohol. Parameters that observed included glucomannan yield, ash and water content, flour color, lightness of glukomanan as well as calcium oxalate contents. The results showed that glucomannan extraction at 55°C gave optimal results (63.1% per dry weigh of tuber), followed by 52,2% and 39,91% for extracted temperature 35°C and 75°C respectively. There was no different significantly in color of glucomannan flour in between temperature which had L value 25,17; 27,23 and 26,37 correspond with extraction temperature 35°C, 55 °C, and 75°C. The calcium oxalate content of all treatment was 0,03-0,11% . The treatments also gave 1,17-2,00% ash content, 4,6-5,53% water content and 49,5-2654,5 Cp of viscosity.
Keywords:Amorphophallus muelleri, physicochemical character, glucomannan yield, extraction temperature.
PENDAHULUAN
Glukomanan merupakan karbohidrat serat yang khas ditemukan di Amorphophallus sp. Banyak spesies konjac ditemukan di Asia timur dan Asia Tenggara. ContohnyaA. konjac
K. Koch (Jepang dan China), A. oncophyllus Prain ex Hook f (Indonesia). A. variabilis Blume (Filipina, Indonesia, Malaysia) dan sebagainya. Konjac manan adalah heteropolisakarida yang terdiri dari β-D-Glukosa (G) dan β-D-mannose (M) dengan rasio antara G/M sebesar 1 : 1,6. Glukomanan atau konjac-mannan atau sering disebut juga sebagai konjac glukomanan mempunyai kemampuan mengembang 100 lipat volumenya dalam air [5] sehingga untuk seseorang yang
sedang diet, glukomanan merupakan pilihan yang tepat.
Hingga saat ini proses umum yang dilakukan untuk mengekstrak glukomanan diawali dengan mencuci umbi, mengiris tipis-tipis, mengeringkannya, kemudian menggerusnya. Pemurnian tepung konjac dilakukanwind shifting [6]. Pemurnian seperti ini banyak mengandung impurity seperti pati, cellulose, protein, lemak, sisa kantong tepung. Sehingga larutan dan gel yang terbentuk mempunyai turbiditas tinggi dan berwarna kelabu [6]. [10] Menambahkan bahwa tepung konjac yang berasal dariA. oncophyllusberasa tajam. Rasa tajam tepung konjac disebabkan hadirnya kalsium oksalat. Untuk itu [10] melakukan purifikasi tepung konjac asal porang (Amorphophallus muelleri syn A. oncophyllus) dengan ekstraksi menggunakan alkohol dengan konsentrasi meningkat bertahap mulai 40% hingga 80% dengan teknologi UAE (Ultrasound-Assisted Extraction). Dengan perlakuan tersebut kandungan kalsium oksalat mengalami penurunan yang cukup signifikan dibandingkan kontrolnya, sedangkan derajat putih (degree of whiteness) hanya sedikit turun. Sementara itu [9] melakukan purifikasi menggunakan perlakuan temperatur untuk mengekstrak glukomanan dari tepung konjac. Hanya saja tidak dijelaskan nama spesies Amorphophallus yang menghasilkan tepung konjac tersebut. Glukomanan yang dihasilkan kualitasnya lebih baik dibandingkan glukomanan komersial. Temperatur yang digunakan mulai dari 35C hingga 95C, dan temperatur terbaik adalah 75C, sedangkan [3] mendapatkan glukomanan murni asal Amorphophallus konjac dengan rasio manosa terhadap glukosa sebesar 1,4:1 pada ekstraksi dengan temperatur 37C. Dari sini berarti temperatur memegang peran yang berarti dalam mengekstraksi glukomanan. Mengingat bahwaAmorphophallusyang digunakan dalam penerapan temperatur ekstraksi glukomanan masih terbatas yaitu A.konjac dan tepung konjac, maka perlu dikaji penerapan temperatur pada Amorphophallus yang lain yaituAmorphophallus muelleri yang diekstrak pada keadaan segar. Keuntungan mengekstrak dalam keadaan segar adalah menghemat waktu dengan meniadakan fase pengeringan
dan penepungan. Dengan menerapkan temperatur rendah (35C), sedang (55C), dan tinggi (75C), diharapkan akan mendapatkan temperatur optimal untuk menghasilkan glukomannan tinggi dengan tambahan sifat cerah, putih, transparan ketika dalam bentuk larutan, serta mempunyai kadar air, kalsium okaslat dan kadar abu rendah.
METODE PENELITIAN
Umbi Porang (A. muelleri) yang gunakan merupakan umbi Porang umur 2 tahun yaitu umbi yang sudah melewati dua prioda tumbuh. Umbi diambil dari Desa Sumberbendo, Kecamatan Saradan, Kabupaten Madiun.
Proses ekstraksi glukomanan dari porang.Ekstraksi glukomanan diawali dengan menncuci umbi Porang hingga bersih, lalu memotongnya seperempat bagian. Potongan tersebut diparut lalu dicuplik seberat 6 g. Cuplikan tersebut digerus hingga halus lalu diproses sesuai dengan [9] yaitu dimulai dengan memasukkan gerusan umbi porang seberat 6 g ke 200 mL larutan Aluminium sulfat 0,3%. Campuran tersebut kemudian digojok selama 15 menit dalam inkubator yang sudah diatur temperaturnya. Temperatur inkubator yang digunakah untuk perlakuan adalah 35C, 55C, 75C. Campuran yang sudah digojok tersebut kemudian diencerkan 3 kali volume kemudian disentrifus 1500 g selama 30 menit. Supernatan dipisahkan dari pelletnya kemudian supernatan ditambah isopropyl alkohol 95% dengan perbandingan 1:1. Filtrat yang dihasilkan kemudian disaring dengan kertas saring. Endapan yang terbentuk dikeringkan dengan oven pada temperatur 45C selama semalam atau sampai kering. Sampel kering yang terbentuk kemudian digerus dan disaring dengan saringan halus (250 µm). Tepung glukomanan yang dihasilkan dianalisis kecerahan, derajat putih, transparansi, kadar air, kadar abu, dan kadar kalsium oksalatnya.
sampai 200C, cawan abu porselen didinginkan dalam deksikator selama 30-60 menit, kemudian cawan porselen tersebut dalam keadaan kosong ditimbang. Kedalam cawan porselen tersebut dimasukkan bahan yang akan diperiksa kadar abunya. Pengabuan dilakukan dalam tungku pengabuan pada temperatur 650C selama 1 jam (selama pengabuan cawan akan menjadi merah). Setelah temperatur tungku turun menjadi 200C, cawan didinginkan dalam deksikator selama 30-60 menit dan ditimbang beratnya. Perhitungan kadar abu :
Penentuan sifat fisikokimia: kandungan glukomanan.Hasil (yield) berupa glukomanan adalah penting untuk menaksir produk dari bahan segar. Oleh karena kadar air dari satu bahan berbeda-beda maka penentuan hasil berdasarkan berat kering. Ekstraksi dilakukan pada keadaan segar, setiap satu set ekstraksi dilebihkan satu contoh yang digunakan untuk menghitung kadar air. Bahan kering dihitung berdasarkan persamaan:
ℎ = ℎ −
100 × ℎ
Analisis hasil glukomanan diekspresikan dalam persen berat kering atau g/100 g umbi kering. Glukomanan yang dihasilkan dari 30 gram bahan basah dioven 45C hingga kering (1-3 hari). Sebelum ditimbang bahan dari oven didinginkan dalam desikator selama 60 menit. Penghitungan persentasi glukomanan tampak pada persamaan berikut:
(%) = 45° ℎ × 100%
Penentuan sifat fisikokimia: kecerahan (transparansi). Transparansi dievaluasi dengan pengamatan visual. Glukomanan yang sudah dioven sampai kering di temperatur 45C digerus sampai halus. Hasil gerusan dilarutkan aquades (1,0 g/100g), kemudian diaduk dengan stirrer selama 30 menit, lalu dituang ke cawan petri dan diambil fotonya [9].
Penentuan sifat fisikokimia: nilai warna.
Kecerahan (lightness/L*) semua sampel diukur dengan menggunakan color reader (Minolta
CR-10, Konica Minolta). Sampel dalam bentuk tepung halus diletakkan pada wadah dan dilapisi plastik transparan lalu sensor warna dari color reader didekatkan untuk mendapatkan nilai warna. Nilai L menyatakan tingkat gelap terang dengan kisaran 0-100, dimana nilai 0 kecenderungan warna hitam, sedangkan nilai 100 menyatakan kecenderungan warna putih atau cerah.
Penentuan sifat fisikokimia: viskositas.
Viskositas atau kekentalan tepung diukur menggunakan Elcometer 2300 (USA) pada konsentrasi 1 %. Hasil pengukuran dinyatakan dalam satuan cP atau Mpa.
Penentuan sifat fisikokimia: kadar air glukomanan. Tepung glukomanan hasil gerusan ditimbang sebanyak 100-130 mg, kemudian dioven selama 24 jam pada temperatur 105C. Tepung hasil oven tidak boleh langsung ditimbang namun dikeringkan dulu dalam desikator selama 30-60 menit. Adapun kadar air ditentukan dengan mengggunakan rumus sebagai berikut :
Penentuan sifat fisikokimia: penentuan kandungan oksalat. Kandungan oksalat dalam glukomanan ditentukan menurut [4]. Tahapan dalam penentuan kandungan oksalat meliputi digesti, pengendapan oksalat, dan titrasi permanganate. Tahapan digesti adalah sebagai berikut: Tepung glukomanan seberat 1 gram ditambah 4 ml HCl 6N, kemudian dipanaskan 100C selama 1 jam di lemari asam. Penambahan aquades dilakukan setelah hasil digesti dingin. Hasil digesti disaring menggunakan kertas Whatman no.40. Filtrat hasil penyaringan kemudian di bawa ke tahap pengendapan. Tahap pengendapan diawali dengan menambahkan 3 tetes methyl red ke 100 ml filtrate, kemudian ditambahkan beberapa tetes NH4OH hingga warna lalutan
yang semula pink-salmonmenjadi kuning dan pH larutan asam (pH 4-4,5). Larutan kemudian dipanaskan hingga 90C, disaring setelah dingin untuk menghilangkan endapan yang berisi ion fero. Filtrat yang dihasilkan kemudian dipanaskan lagi hingga 90C, sambil diaduk ditambahkan 5% CaCl2
(%) = −
sebanyak 8 ml. Larutan dibiarkan dingin dan disimpan semalam pada temperatur 5C. Esoknya larutan disentrifus 2500 rpm selama 5 menit. Supernatan dibuang, endapan dilarutkan dengan 8 ml H2SO4 20%. Oksalat yang larut
siap dititrasi untuk menentukan kadarnya dengan menggunakan kalium permanganate yang sebelumnya sudah distandarisasi. Tahapan awal dari titrasi adalah larutan diencerkan dengan aguades hingga 100 ml. Larutan tersebut kemudian dipanaskan tidak sampai mendidih. Dalam keadaan panas dititrasi dengan permanganat. Titrasi dihentikan ketika larutan berwarna pink yang bertahan setidaknya 3 menit. Penghitungan kandungan oksalat adalah sebagai berikut :
Analisis data. Data –data yang diperoleh dianalisis Anova dan uji Tukey α 0.05 menggunakan SPSS 17.0 for Windows. Sebelum dilakukan Anova dilakukan uji Levene untuk melihat kesamaan varian. Jika sampel-sampel yang digunakan berbeda maka dilakukan transformasi akarx.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Hasil ekstraksi glukomanan dengan menggunakan temperatur 35C (untuk selanjutnya disebut dengan ekstrak 35C), 55C (untuk selanjutnya disebut dengan ekstrak 55C) dan 75C (untuk selanjutnya disebut dengan ekstrak 75C) menghasilkan tampilan tepung glukomanan seperti yang terlihat pada Gambar 1.
Gambar 1. Penampilan tepung glukomanan yang diekstrak pada temperatur 35C (A), 55C (B), 75C (C).
Tepung tersebut diperoleh setelah glukomanan terekstrak dan dioven pada temperatur 45C, digerus, dan disaring.
Glukomanan yang diekstrak pada temperatur 55C (untuk selanjutnya disebut dengan ekstrak 55C) lebih putih dibandingkan dengan dua temperatur perlakuan lainnya .
Tabel 1. Hasil pengukuran kadar air, abu, viskositas dan kecerahan glukomanan hasil ekstraksi pada suhu 35oC, 55oC, dan 75oC
Catatan: Angka-angka yang diikuti huruf yang sama dalam satu kolom menunjukkan tidak berbeda nyata pada uji Tukey0.05.
Hasil ini juga sesuai dengan pengukuran nilai warna derajat putih (L) (Tabel 1). Perlakuan ekstraksi pada temperatur 35C menghasilkan nilai kecerahan paling rendah, Ekstraksi temperatur 55C menghasilkan nilai kecerahan lebih tinggi dibandingkan lainnya. Kecerahan ditujukkan oleh nilai L (lightness). Pada sampel yang cerah nilai L mendekati 100, sedangkan sampel kusam mempunyai nilai L mendekati nilai 0 [2]. Nilai kecerahan untuk ekstraksi pada temperatur yang berbeda dari penelitian ini berkisar 25-27. Nilai cerah yang diperoleh ini lebih rendah dari yang diperoleh oleh [10], mereka mendapatkan nilai yang berkisar 46-49 untuk ekstraksi menggunakan alkohol konsentrasi bertingkat. Nilai cerah glukomanan asal Indonesia rata-rata lebih rendah dibandingkan glukomanan Cina dan Jepang, hal tersebut disebabkan umbi Amorphophallus sebagai sumber glukomanan Indonesia berwarna kuning tua hingga merah jambu muda, sedangkan Amorphophallus sumber glukomanan Cina atau Jepang berwarna putih. Tingkat putih dari [10] diduga karena penggunaan alkohol bertingkat yang relatif lama dan berkali-kali. Pengalaman empiris yang tidak sengaja adalah ketika hasil ekstrak disimpan agak lama dalam isopropil alkohol menghasilkan warna lebih putih dibandingkan jika disimpan singkat. Derajat
(%) = 4× 4× /2( )
putih atau nilai kecerahan juga tercermin pada visualisasi transparansi larutan glukomanan 1% (Gambar 2). Perlakuan ekstraksi 55C menghasilkan visualisasi transparasi lebih baik dibandingkan ekstraksi 35C dan ekstraksi 75C.
Gambar 2. Transparansi glukomanan ekstraksi 35oC, 55oC, dan 75oC yang dilarutkan dalam air (1%) dengan air sebagai kontrol. Lingkaran hitam digambar diatas kertas dan diletakkan di bawah sampel.
Glukomanan hasil ekstraksi dikeringkan dengan dioven pada temperatur 45 C hingga beratnya konstan. Pengeringan pada temperatur tinggi menyebabkan ketidak stabilan glukomanan [10]. Sehingga terjawab sudah mengapa [9] mengeringkan glukomanan hasil ekstraksi apada temperatur 45oC. Pengukuran kadar air dari tepung glukomanan dari ekstraksi 35C, 55C, dan 75C berkisar antara 4,6-5,33% (Tabel 1). Kadar ini menunjukkan tingkat kekeringan yang lebih tinggi dibandingkan kadar air standart dari pemerintah Cina yaitu 10-11% [8]. Berarti glukomanan hasil ekstraksi 35C, 55C, dan 75C bisa disimpan lebih lama karena kemungkinan terhindar dari kontaminasi jamur adalah besar. Rendahnya kadar air merupakan kodisi yang tidak menguntungkan untuk pertumbuhan jamur [8].
Kadar abu yang diperoleh dari penelitian ini berkisar antara 1,17-2,00% (Tabel 1). Hasil ini lebih rendah dibandingkan kadar abu dari konjac flour yang digunakan oleh [9]. Hasil mereka adalah 3,96 %, namun untuk abu dari glukoman yang diekstrak dari konjac flour pada 35C dan 75C mereka memperoleh nilai kadar abu 0,42% dan 0,39%. Di duga hal tersebut dikarenakan [9] menggunakan alkohol
untuk menggumpalkan glukomanan, sedangkan pada penelitian ini menggunakan isopropil alkohol. Dugaan tersebut perlu dibuktikan sebab kadar abu standart pemerintah Cina untuk glukomanan yang diekstrak dengan alkohol dibolehkan antara 3-4,5% sebagai jaminan kualitas glukomanan [8]. Perolehan glukomanan merupakan tujuan ekstraksi. Ekstraksi dilakukan bisa berasal dari konjac flour atau umbi baik segar maupun kering.
Gambar 3. Pengaruh tiga temperatur yang berbeda terhadap perolehan glukomanan (A) dan kandungan kalsium oksalat dari tepung glukomanan yang diperoleh (B).Catatan : huruf yang sama pada masing gambar menujukkan tidak berbeda nyata pada uji Tukey α0,05.
Perolehan glukomanan yang diekstraksi pada temperatur 35C, 55C, dan 75C dari penelitian ini (menggunakan umbi Amorphophallus muelleri segar) menunjukkan bahwa temperatur 55C merupakan temperatur yang ideal untuk ekstraksi glukomanan. Pada temperatur tersebut diperoleh kadar glukomanan tertinggi yaitu sebesar 63,1%, sedangkan untuk ekstraksi 35C dan 75C, masing-masing didapatkan glukomanan sebesar 52,99% dan 39,91% (Gambar 3a). Hasil tersebut selaras dengan kandungan kalsium oksalat yang ada di dalamnya. Pada
(a)
perolehan glukomanan yang tetinggi maka kandungan kalsium oksalatnya juga tertinggi (Gambar 3b), demikian juga untuk hasil medium (dari ekstraksi 35C) diperoleh kandungan kalsium oksalat medium (0,066%). Tingginya kandungan kalsium oksalat juga berkorelasi dengan kadar abu dari glukomanan (Tabel. 1). Seperti diketahui abu memberikan suatu ukuran total mineral yang ada bahan pangan setelah air dan bahan organik hilang setelah pemanasan tinggi. Korelasi antara tingginya kandungan abu dan mineral diketahui dari analisi abu tanamancynara [6]. Perolehan glukomanan dari tiga temperatur ekstraksi (35C, 55C, dan 75C) memberikan hasil lebih tinggi dibandingkan dengan yang dilakukan oleh [9]. Mereka memperoleh glukomanan sebesar 32,52% dan 35,41% pada temperatur ekstraksi masing-masing 35C dan 75C dengan menggunakan alkohol sebagai pengendap glukomanan. Sehingga boleh dikatakan bahwa ekstraksi pada temperatur 35C, 55C, atau 75C dengan menggunakan isopropil alkohol lebih menguntungkan, dengan pertimbangan hasil glukomanan lebih tinggi dan harga isopropil alkohol lebih murah dibandingkan alkohol.
KESIMPULAN
Kesimpulan yang bisa diambil dari penelitian ini adalah untuk mendapatkan hasil glukomanan yang optimum, sebaiknya bahan diekstraksi pada temperatur 55°C. Tampilan fisik (warna tepung) dari tepung masih mencerminkannature umbi glukomanan yaitu masih berwarna coklat muda. Sementara itu kadar abu dan kadar air, juga kalsium oksalat cukup rendah.
Meskipun hasil glukomanan lebih tinggi dengan menggunakan isopropil alkohol pada temperatur ekstraksi 55°C, perlu diuji dengan menggunakan temperatur yang sama menggunakan alkohol untuk melihat konsistensi temperatur 55oC
DAFTAR PUSTAKA
[1] Barton-wright, E. C. and R. Tomkins (1940), The moisture content and growth
of mould in flour, bran, and middlings, Cereal Chemistry,17(3) : 332-342. [2] Budijanto
S
dan Yuliyanti (2012), Studipersiapan tepung sorgum (sorghum bicolor L. moench) dan aplikasinya pada pembuatan beras analog,
Jurnal
Teknologi Pertanian
,
13
(3): 177-186.
[3] Gille, S., K. Cheng, M.E. Skinner, A.H. Liepman, C.G. Wilkerson, M. Pauly (2011), Deep sequencing of voodoo lily (Amorphophallus konjac): an approach to identify relevant genes involved in the synthesis of the hemicellulose glucomannan,Planta,234: 515–526. [4] Iwuoha, C.I. dan F.A. Kalu (1995),
Calcium oxalate and physico-chemical properties of cocoyam (Colocasia esculenta and Xanthosomasagittifolium) tuber flours as affected by processing, Food Chemistry,54: 61-66.
[5] Koroskenyi, B and S.P. McCarthy (2001), Synthesis of acetylated konjac glucomannan and effect of degree of acetylation on water absorbency, Biomacromolecules,2: 824-826.
[6] Monti A., Di Virgilio N. and Venturi G. (2008), Mineral composition and ashcontent of six major energy crops, Biomass and Bioenergy,32(3): 216-223. [7] Ohashi, S., G. J. Shelso, D. Moirano, L.
Arthur and W. L. Drinkwater (1988), Free patent online. Clarified konjac glucomannan. Japanese Patent, 63-68054.
[8] Peiying, L. et al (2002), Professional
Standard of The Peoeple’s Republic of
China for Konjac Flour. NY/T : 494-2002.
[9] Tatirat, O and S. Charoenrein (2011), Physicochemical properties of konjac glucomannan extracted from konjac flour by a simple centrifugation process, Food Science and Technology,44: 2059-2063. [10] Widjanarko, S. B., A. Faridah, and A.
