5 II. TINJAUAN PUSTAKA
2.1.Kopi dan Potensinya
Kopi (Coffea sp.) merupakan salah satu komoditi hasil perkebunan yang banyak dikonsumsi sebagai minuman penyegar (Zarwinda & Sartika, 2018). Kopi merupakan komoditas perkebunan rakyat yang dibudidayakan sebagai sumber penghasilan dan sumber pendapatan devisa negara. Kopi terdiri dari 40 jenis yang sebagian besar berasal dari Afrika tropis dan sebagian kecil berasal dari Asia tropis dan saat ini kopi telah menyebar ke seluruh daerah tropis di dunia. Kopi di Indonesia umumnya tumbuh baik pada ketinggian 700 meter diatas permukaan laut (Prastowo et al., 2010).
Gambar 1. Buah Kopi (sumber: www.coffeeland.com)
Jenis-jenis kopi yang dikenal sebagai tanaman kopi dapat ditemukan tumbuh dan dibudidayakan di perkebunan, mulai dari dataran rendah hingga ketinggian 1.400 meter di atas permukaan laut. Habitat kopi adalah tanah yang sedikit asam, tetapi kaya humus, suhu rendah, kelembapan yang tinggi, dan terkena sinar matahari yang cukup (Yuzammi et al.,2010). Tanaman kopi memiliki dua tipe pertumbuhan cabang, yaitu tumbuh ke arah cabang (ortotrop) dan ke arah
6 horizontal (plagiotrop). Daun tanaman kopi berwarna hijau mengkilap yang tumbuh berpasangan dengan berlawanan arah. Bentuk daun tanaman kopi lonjong dengan tulang daun yang tegak. Tanaman kopi membutuhkan waktu selama 3 tahun dari saat perkecambahan sampai menjadi tanaman berbunga dan menghasilkan buah kopi (Rahardjo, et al.,2012).
Komponen kimia di dalam kopi seperti kafein, asam klorogenat, trigonelin, karbohidrat, lemak, asam amino, asam organik dan mineral dapat menghasilkan efek yang menguntungkan dan juga sekaligus dapat membahayakan bagi kesehatan penikmat kopi. Golongan asam pada kopi akan mempengaruhi mutu dan memberikan aroma serta cita rasa yang khas. Jenis asam organik utama yang terkandung dalam biji kopi adalah asam oksalat, asam format, asam laktat, asam asetat dan asam sitrat (Towaha & Rubiyo, 2016). Nilai pH yang terdapat pada kopi terbentuk dari kandungan asam yang ada dalam kopi. Nilai pH biji kopi juga dipengaruhi oleh lokasi atau tempat tumbuh tanaman, besar kecilnya suhu pemanggangan, jenis pemanggang, dan metode pemasakan (Aditya et al., 2016).
Nilai total asam memiliki korelasi terhadap nilai pH biji kopi. Semakin tinggi nilai total asam biji kopi, maka nilai pH akan semakin rendah. Pada perhitungan total asam pada kopi, asam yang digunakan sebagai acuan adalah asam sitrat karena asam ini banyak ditemui pada buah-buahan, terutama pada biji kopi.
Buah kopi mentah berwarna hijau muda. Setelah itu, berubah menjadi hijau tua, lalu kuning. Buah kopi matang (ripe) berwarna merah atau merah tua. Ukuran panjang buah kopi Arabika sekitar 12-18 mm, sedangkan kopi Robusta sekitar 8- 16 mm. Buah kopi terdiri dari daging buah dan biji. Daging buah terdiri dari tiga
7 lapisan yaitu lapisan kulit luar (exocarp), daging buah (mesocarp), dan kulit tanduk (endocarp) yang tipis, tetapi keras. Kulit luar terdiri dari satu lapisan tipis. Kulit buah yang masih muda berwarna hijau tua yang kemudian berangsuran surmenjadi hijau kuning, kuning, dan akhirnya menjadi merah, merah hitam jika buah tersebut sudah masak sekali. Daging buah yang sudah masak akan berlendir dan rasanya agak manis (Abdulmajid, et al.,2014). Buah kopi dibedakan menjadi beberapa jenis tergantung spesies tanaman yang menghasilkannya. Kopi yang banyak dikembangkan di Indonesia meliputi kopi robusta (Coffea canephora) dan arabika (Coffea arabica). Diantara kedua jenis kopi ini, kopi robusta lebih banyak dikembangkan karena tahan terhadap penyakit karat kopi, buah yang dihasilkan lebih tinggi, dan juga lebih adaptif sehingga bisa ditanam di dataran rendah.
2.2. Kopi Arabika
Kopi arabika tumbuh pada dataran tinggi yang memiliki iklim cukup kering dengan ketinggian berkisar antara 1350 - 1850 m di atas permukaan laut. Di negara Indonesia, kopi jenis arabika tumbuh didaerah yang berketinggian 1000 - 1750 m di atas permukaan laut. Kopi jenis arabika (Coffea arabica) merupakan kopi yang paling baik mutunya dibandingkan jenis kopi lain dan memiliki cita rasa khas yang kuat, rasa sedikit asam dan profil aroma yang lebih baik (Abdulmajid,et al., 2014).
Kopi arabika memiliki karakteristik fisik biji ukurannya cukup besar dan beratnya tiap 100 biji sebesar 22 gram. Biji kopi arabika yang terolah dengan baik mengandung warna sedikit kebiruan dan kehijauan. Biji Kopi arabika mengandung kafein yang 0,4% - 2,4% dari total berat kering. Biji kopi secara alami mengandung berbagai jenis senyawa antara lain kafein, asam klorogenat, karbohidrat, lemak,
8 asam amino, senyawa volatil, dan mineral. Ruth et al.,(2010), menjelaskan bahwa biji kopi mengandung protein, minyak aromatis, dan asam-asam organik.
Gambar 2. Kopi Arabika (Sumber: www.maelocoffee.com) 2.3. Kopi Robusta
Kopi robusta dikatakan sebagai kopi kelas dua karena rasanya lebih pahit, sedikit asam, mengandung kadar kafein yang jauh lebih banyak, dan harganya lebih murah. Kualitas buah ini lebih rendah dari kopi arabika dan liberika. Kopi jenis ini lebih resisten terhadap serangan hama dan penyakit. Kopi robusta dapat tumbuh baik di ketinggian 400-700 meter diatas permukaan laut (Manastas, et al.,2014).
Kopi Robusta (Coffea canephora L.) dikenal memiliki kafein yang tinggi dan lebih tinggi dibandingkan dengan kopi jenis arabika (Erdiansyah dan Yusdianto, 2012).
Kopi robusta memiliki kandungan kafein dua kali lipat dibandingkan kopi arabika, sehingga efek stimulan dari kopi robusta akan lebih besar dibandingkan kopi arabika (Erdiansyah dan Yusdianto, 2012). Kopi Robusta memiliki rasa yang lebih pahit, sedikit asam, dan mengandung kafein dalam kadar yang jauh lebih tinggi daripada Arabika (Purwanto, Rubiyo, & Towaha, 2015).
9 Gambar 3. Kopi Robusta (Sumber: www.maelocoffee.com)
2.4. Karakteristik Fisik Kopi
Buah kopi mentah berwarna hijau muda. Setelah itu, berubah menjadi hijau tua, lalu kuning. Buah kopi matang (ripe) berwarna merah atau merah tua. Ukuran panjang buah kopi Arabika sekitar 12-18 mm, sedangkan kopi Robusta sekitar 8- 16 mm. Buah kopi terdiri dari daging buah dan biji. Daging buah terdiri dari tiga lapisan yaitu lapisan kulit luar (exocarp), daging buah (mesocarp), dan kulit tanduk (endocarp) yang tipis, tetapi keras. Kulit luar terdiri dari satu lapisan tipis. Kulit buah yang masih muda berwarna hijau tua yang kemudian berangsuran surmenjadi hijau kuning, kuning, dan akhirnya menjadi merah, merah hitam jika buah tersebut sudah masak sekali (Rahardjo, et al.,2012).
Sistem taksonomi tanaman kopi adalah sebagai berikut (Rahardjo, et al.,2012):
Kingdom : Plantae (Tumbuhan)
Subkingdom : Tracheobionta (Tumbuhan berpembuluh) Super Divisi : Spermatophyta (Tumbuhan penghasil biji) Divisi : Magnoliophyta (Tumbuhan berbunga) Kelas : Magnoliopsida (Tumbuhan dikotil) Sub Kelas : Asteridae
Ordo : Rubiales
10 Famili : Rubiaceae (Suku kopi-kopian)
Genus : Coffea
Spesies :Coffea sp.Coffea arabica L. (kopi arabika), Coffea canephora var.
robusta (kopi robusta), Coffea liberica (kopi liberika), Coffea excels (kopi excelsa)]
Daging buah yang sudah masak akan berlendir dan rasanya agak manis.
Buah kopi pada umumnya mengandung 2 butir biji, tetapi kadang-kadang mengandung hanya sebutir saja. Pada kemungkinan yang pertama biji-bijinya mempunyai bidang datar (perut biji) dan bidang cembung (punggung biji). Pada kemungkinan yang kedua biji kopi berbentuk bulat panjang (kopi jantan).
Komposisi kimia biji kopi berbeda-beda, tergantung tipe kopi. Sedangkan buah kopi dibagi atas tiga bagian, yaitu: (1) Lapisan kulit luar (excocarp), (2) Lapisan daging (mesocarp), dan (3) Lapisan kulit tanduk (endoscarp) (Kementrian Perdagangan Republik Indonesia, 2013).
Gambar 4. Struktur Buah Kopi (Sumber: www.kopidewa.com) 2.5. Kajian Kimia Kulit Kopi Arabika dan Robusta
Kulit buah kopi merupakan limbah dari pengolahan buah kopi untuk mendapatkan biji kopi yang selanjutnya digiling menjadi bubuk kopi. Salah satu manfaat penting dari limbah kulit ari biji kopi adalah peranannya sebagai antioksidan alami. Beberapa manfaat kulit kopi yaitu dapat menangkal radikal
11 bebas, melindungi lambung, serta baik untuk kulit karena sifat antioksidannya (Sumihati et al., 2011). Kulit kopi dari pengolahan kopi mencapai 40-50% dari bobot kopi yang diolah, Kandungan senyawa aktif yang terdapat pada kulit kulit biji kopi yaitu tannin 1,8-8,56%, pektin 6,5%, kafein 1,3%, asam klorogenat 2,6%, asam kafeat 1,6%, antosianin total 43% (sianidin, delpinidin, sianidin 3-glikosida, delpinidin 3-glikosida, dan pelargonidin 3-glikosida). Bagian kulit buah kopi terdiri dari kulit luar (exocarp) dan daging buah (mesocarp) (Simanihuruk et al., 2010)
Kulit buah kopi segar mengandung protein kasar 6.11%, serat kasar 18.69%, tanin 2.47%, kafein 1.36%, lignin 52.59%, lemak 1.07%, abu 9.45%, Ca 0.23%, dan P 0.02% Mayasari et. al.,(2000) dalam Sumihati et. al.,(2011). Limbah kulit biji kopi ini juga mengandung beberapa senyawa metabolit sekunder yaitu kafein dan golongan polifenol. Dari beberapa penelitian, senyawa polifenol yang ada pada limbah ini adalah flavan-3-ol, asam hidroksinamat, flavonol, antosianidin, katekin, epikatekin, rutin, tanin, asam ferulat (Esquivel dan Jimenez 2012). Senyawa polifenol sendiri merupakan kandungan metabolit sekunder yang dominan pada limbah kulit ceri kopi ini dan dinilai memiliki banyak manfaat bagi kesehatan yaitu dapat mencegah penyakit degenerative kronik seperti kanker, diabetes juga berfungsi sebagai antioksidan (Akademi Kimia Analisi Caraka Nusantara, 2020).
Gambar 5. Kulit Kopi Arabika dan Robusta (Sumber: Documentasi pribadi)
12 Tabel 1. Kandungan Buah Kopi
Sumber : Nafisah dkk. 2018
2.6. Kajian Selai Lembaran dan Standar Mutunya
Selai merupakan produk makanan dengan konsisten gel atau semi padat yang di buat dari bubur buah. Konsistensi gel atau semi padat pada selai di peroleh dari senyawa pektin yang berasal dari buah atau pektin yang ditambahkan dari luar, gula sukrosa dan asam. Interaksi ini terjadi pada suhu tinggi dan bersifat menetap setelah suhu di turunkan. Kekerasan gel tergantung pada konsentrasi gula, pektin dan asam pada bubur (Trisnowatiet. al., 2012). Latifah et. al., (2011) juga menambahkan bahwa selai yang dibuat tidak kurang dari 45 bagian berat buah yang dihancurkan dengan 55 bagian berat gula kemudian dikentalkan hingga mencapai kadar zat padat terlarut tidak kurang dari 65%. Sementara selai lembaran merupakan modifikasi bentuk selai yang mulanya semi padat (agak cair) menjadi lembaran-lembaran yang kompak, plastis, dan tidak lengket (Putri et. al., 2013).
Menurut Mulyadi dkk. (2011), secara keseluruhan selai lembaran memiliki keuntungan tertentu dibandingkan dengan selai oles, selain kepraktisan dalam
Kandungan Persentase Kandungan
Protein kasar 6,11%
Serat kasar 18,69%
Tanin 2,47%
Kafein 1,36%
Lignin 52,59%
lemak 1,07%
Abu 9,45%
Kalsium 0,23%
Fosfor 0,02%
13 penyajian, selai lembaran juga memiliki daya tahan simpan yang cukup tinggi, mudah diproduksi dan nutrisi yang terkandung di dalam produk tidak banyak berubah. ika dilihat dari karateristik selai lembaran, tidak ada penetapan yang pasti mengenai karateristik selai lembaran yang baik. Selai lembaran bermutu baik apabila tekstur lembut, konsisten, mempunyai flavor, dan warna buah alami. Selain itu, selai lembaran yang baik juga dicirikan dengan dapat diangkat secara keseluruhan selai lembaran tanpa patah dan juga tidak mudah sobek (Ramadhanet.
al., 2011). Menurut Badan Standardisasi Nasional (2008) dalam SNI 01-3746:2008
menyatakan bahwa selai buah adalah makanan semi basah yang dapat dioleskan dan terbuat dari pengolahan buah-buahan, gula tanpa atau dengan penambahan bahan pangan lain yang diizinkan. Bahan pengental pada pembuatan selai ditambahkan untuk menciptakan tekstur dan daya oles selai yang baik, Oleh karena itu standar mutu selai lembaran dapat dilihat pada Tabel 2.
Tabel 2. Kriteria Mutu Selai Buah
No. Syarat Mutu Standar
1. Kadar air maks. Maks. 35,0%
Kadar gula min. Min. 55,0%
2. Kadar pektin maks. Maks. 0,7%
3. Padatan tak terlarut Min. 0,5%
4. Serat buah Positif
Kadar bahan pengawet 50 mg/kg
5. Asam asetat Negatif
6. Logam berbahaya Negatif
6. Rasa Normal
7. Bau Normal
Sumber : SII No. 173 (1978)
14 2.7. Peran Pektin dan Karagenan dalam Bahan Pangan
Pektin merupakan salah satu polimer heterosakarida dengan penyusun utama pektin beurpa polimer asam D-galakturonat, yang terikat dengan α-1,4- glikosidik. Pektin terdapat pada tumbuhan sebagai penyusun utama lamella tengah pada dinding sel. Perktin termasuk bahan hidrokoloid yang merupakan modifikasi karbohidrat sepert pati, dan alginat (Rachmawati, 2009). Pektin termasuk gelling agent golongan karbohidrat polisakarida yang diperoleh dari ekstrak bagian buah- buahan yaitu pada bagian kulit buah. Pektin terdapat di antara dinding selulosa dan hemiselulosa sel primer tanaman yang berfungsi sebagai perekat antar dinding sel satu dengan lainnya (Winarno, 2004). Peran pektin yaitu sebagai zat perekat sehingga mampu menjaga stabilitas sel dan jaringan. Substansi pektin tersusun dari asam poligalakturonat, dimana gugus karboksil dari unit asam poligalakturonat dapat teresterifikasi sebagian dengan metanol (Hanum dkk, 2012). Pektin mempunyai kemampuan untuk membentuk gel jika dipanaskan maka akan membengkak dan membentuk gel yang disebut dengan glatinisasi. Gelatinisasi pektin sangat cepat pada larutan dingin dan dengan penambahan asam dalam penggunaan pektin dalam pembentukan gel yaitu 0,5-4% (Astuti et al., 2016).
Karagenan mempunyai peran penting dalam bidang pangan yaitu untuk meningkatkan bahan fungsional baru yang berfungsi mengontrol tekstur fisik seperti kekentalan. Karagenan berperan sangat penting sebagai stabilisator (pengatur keseimbangan), thickener (bahan pengentalan), pembentuk gel, pengemulsi (Imeson et. al., 2010). Karagenan diproduksi dengan proses ekstraksi dari rumput laut. Umumnya, hasil ekstrak ini berfungsi sebagai bahan penstabil.
15 Menurut Rahma dkk. (2012), karagenan dapat digunakan sebagai bahan penstabil karena memiliki gugus sulfat yang bermuatan negatif di sepanjang rantai polimernya dan bersifat hidrofilik. Struktur kappa dan karagenan memungkinkan terjadinya pembentukan double helix yang mengikat rantai molekul menjadi gel dan berfungsi sebagai stabilisator yang berfungsi untuk menghambat molekul- molekul besar untuk mengendap. Hal ini disebabkan karena semakin tinggi konsentrasi karagenan yang ditambahkan, maka ikatan gel yang terbentuk akan semakin kuat sehingga tekstur selai lembaran yang dihasilkan akan semakin keras dan nilai hardness akan semakin tinggi (Chairi et al., 2014).
Gambar 6. Bubuk Karagenan (sumber: www.indonesianalibaba.com) Tipe Kappa karaginan tersusun dari α (1 - > 3) D galaktosa – 4 sulfat dan β (1>4) 3,6 anhydro D galaktosa. Iota karaginan tersusun dari gugusan 4 sulfat ester pada setiap residu D-glukosa dan gugusan 2 sulfat ester pada setiap gugusan 3,6 anhydro – D galaktosa. Lambda karaginan berbeda dari Kappa dan Iota karaginan, karena memiliki sebuah residu disulfat α (1- >4) d (Anggadiredja dkk. 2006).
Karagenan ini juga mengandung D-galaktosa-6-sulfat ester. Adanya gugusan 6- sulfat, dapat menurunkan daya gelasi dari karagenan, tetapi dengan pemberian alkali mampu membantu hilangnya gugus-6-sulfat dari unit monomernya dengan membentuk 3,6-anhidrogalaktosa sehingga mengakibatkan kenaikan kekuatan
16 gelnya, selain itu pemberian alkali juga membantu ekstraksi polisakarida dari rumput laut menjadi sempurna (Yasita & Rachmawati, 2009).
Gambar 7. Struktur karagenan (Tojo dan Prado, 2003)
Hal ini disebabkan karena karagenan mampu membentuk gel, sehingga mampu mengikat asam-asam yang terkandung dalam air pada bahan. Penambahan karagenan juga tidak memberikan pengaruh yang berbeda nyata kepada selai lembaran, meskipun karagenan memiliki pH yang cenderung basa dimana karagenan merupakan getah rumput laut yang diekstraksi dengan larutan alkali sehingga cenderung memiliki pH basa(6.5-8) (Yuliani dkk. 2011). Menurut Febriyanti dan Yunianta (2015) kemampuan untuk membentuk struktur “double helix” juga lebih tinggi, dan dapat melindungi senyawa antioksidan dalam matrik tiga dimensi dari suhu panas selama pemasakan sertadari oksigen.
Tabel 3. Standar Mutu Karagenan
Spesifikasi FCC FDA FAO
Kadar Air Maks. 12 - Maks.12
Sulfat 18-40 20-40 15-40
Abu Maks.35 - 15-40
Abu tak larut Maks.1 - Maks.1
Bahan tak terlarut asam - - Maks.2
Timbal Maks.4 - Maks.10
Viskositas 1,5% sol (cP) Min.5 Min.5 Min.5
Sumber : Skurtys et.al,. 2010
17 2.8. Antioksidan dan Potensi Aplikasinya
Antioksidan adalah senyawa yang dapat digunakan untuk melindungi bahan pangan melalui perlambatan kerusakan, ketengikan atau perubahan warna yang disebabkan oleh oksidasi. Antioksidan dapat diartikan sebagai senyawa yang memiliki kemampuan untuk melindungi sel dari efek berbahaya radikal bebas oksigen reaktif dengan cara menghambat terjadinya oksidasi, bereaksi dengan radikal bebas yang reaktif sehingga akan membentuk radikal bebas tak reaktif (Emanauli dan Prihantoro, 2019). Antioksidan merupakan senyawa pemberi elektron atau sering disebut juga elektron donor atau reduktan. Senyawa antioksidan mampu menginaktivasikan berkembangnya reaksi oksidasi dengan cara mencegah terbentuknya radikal.
Fungsi utama antioksidan digunakan untuk memperkecil terjadinya proses oksidasi lemak dan minyak, memperkecil terjadinya proses kerusakan dalam makanan, memperpanjang masa pemakaian dalam industri makanan, meningkatkan stabilitas lemak yang terkandung dalam makanan. Antioksidan tidak hanya digunakan dalam industri farmasi, tetapi juga di gunakan secara luas dalam industri makanan, industri petroleum, industri karet dan sebagainya (Hasyim dkk, 2017).
Senyawa fenolik mempunyai berbagai efek biologis seperti aktivitas antioksidan melalui mekanisme sebagai pereduksi, penangkap radikal bebas, pengkhelat logam, peredam terbentuknya singlet oksigen serta pendonor elektron (Karadeniz dkk, 2005), Flavonoid merupakan satu dari kelompok senyawa fenolik yang ditemukan dalam buah dan sayur (Farkas dkk, 2004). Beberapa tahun belakangan ini, telah dibuktikan bahwa flavonoid memiliki potensi yang besar melawan penyakit yang
18 disebabkan oleh penangkap radikal (Middleton et al., 2000 dalam Amic et. al., 2003)
2.9. Faktor-Faktor yang Mempengaruhi Mutu Selai Lembaran
Proses pembuatan selai dipengaruhi oleh beberapa faktor, diantaranya suhu, waktu, jumlah gula yang ditambahkan, proses pengadukan serta keseimbangan gula, dan bahan pengental. Semakin banyak gula yang digunakan akan menghasilkan warna dan tekstur selai yang baik, akan tetapi penambahan gula yang berlebihan dapat menurunkan nilai hedonik karena selai menghasilkan rasa yang sangat manis. Suhu pada proses pemasakan yang terlalu tinggi dan waktu yang lama akan mengakibatkan terbentuknya kristal gula dan tekstur selai menjadi keras, sedangkan apabila suhu pemasakan terlalu rendah dan waktu yang singkat, selai yang dihasilkan akan memiliki tekstur yang encer. Proses pengentalan selai dilakukan dengan cara pemanasan pada suhu tinggi (100°C, 20 menit), hingga mencapai total padatan terlarut tidak kurang dari 65% (Solikha dkk. 2016). Faktor- Faktor yang dapat mempengaruhi mutu selai lembaran yaitu pH, gelling agent, dan kadar pektin. Tingkat keasaman merupakan faktor penting dalam menjaga mutu selai lembaran karena dapat berpengaruh terhadap kekokohan gel dan tingkat sineresis. pH yang terlalu asam akan berpengaruh terhadap kekuatan gel sehingga tingkat sineresis semakin tinggi karena kekuatan gel melemah kemudian air semakin mudah keluar dari matriks gel (Ramadhan dkk, 2011).
