KARAKTERISASI SIFAT FISIKO-KIMIA PATI UBI JALAR UNGU (IPOMOEA BATATAS L.) VARIETAS AYAMURASAKI TERMODIFIKASI PROSES

PERENDAMAN DAN HEAT MOISTURE TREATMENT (HMT)

Physicochemical Characterization of Deep Purple-Fleshed Sweet Potato Starch (Ipomoea batatas cultivar Ayamurasaki) Modified by Submersion and Heat

Moisture Treatment (HMT)

Fransiska Victoria Puung*, Widya Dwi Rukmi Putri, Dian Widya Ningtyas Jurusan Teknologi Hasil Pertanian - Fakultas Teknologi Pertanian - Universitas Brawijaya

Jl. Veteran Malang 65145 *Penulis Korespondensi: email fransiska_puung@yahoo.com

ABSTRAK

Ubi jalar merupakan salah satu komoditas pertanian Indonesia yang memiliki angka produksi cukup tinggi dengan berbagai varietas untuk dapat dikembangkan dan dimanfaatkan menjadi produk antara berupa pati kering yang dapat diolah lebih lanjut oleh industri pengolahan pangan. Namun, penggunaan pati ubi jalar pada pembuatan bahan makanan seringkali menemui kendala. Oleh karena itu, perlu dilakukan modifikasi terhadap pati ubi jalar melalui perlakuan perendaman dan Heat Moisture Treatment (HMT) untuk memperbaiki karakteristik fisiko kimia pati.

Penelitian ini menggunakan Rancangan Acak Kelompok (RAK) dengan 2 faktor perlakuan yaitu faktor I adalah lama perendaman (0, 6, 12 jam) dan faktor II lama HMT (3 jam, 6 jam, 9 jam) dengan 3 kali pengulangan. Data dianalisa menggunakan analisis ragam (ANOVA). Hasil penelitian menunjukkan bahwa perlakuan akibat suhu dan waktu HMT memberikan pengaruh yang nyata terhadap pH, warna (derajat putih), dan viskositas pati modifikasi, sedangkan terhadap kadar air tidak memberikan pengaruh nyata. Interaksi kedua proses pada pH dan viskositas pati modifikasi memberikan pengaruh nyata. Kata kunci : ubi jalar Ayamurasaki, pati, modifikasi pati, perendaman, heat moisture treatment, karakteristik fisiko kimia

ABSTRACT Sweet potato is one of the several agriculture comodities in Indonesia of which

productivity is relatively high with several cultivars, and also have prospects and opportunities that are large enough to be developed and used as a middle product such as dried starch which can be further processed by the food industry. However, the utilization of sweet potato starch in the making of foodstuffs eventually meets limitations. Therefore, it is necessary to modify the starch of purple sweet through submersion and Heat Moisture Treatment (HMT) in order to make the physicochemical characteristics of starch better.

This research used Randomized Block Design with 2 factors. The first factor was the duration of submersion (0, 6, 12 hours) and the second factor was the duration of HMT (3, 6, 9 hours) with 3 repetitions. Datas were analyzed by using Analysis of Variance (ANOVA). The resullt showed that the duration of submersion and HMT gave the significant effects on pH, ower, colour (degree of whiteness) and the viscousity of the modified starch, while towards the moisture content they did not give significant effect. The interaction of both process gave a significant effect towards pH and viscousity of the modified starch. Keywords: sweet potato cultivar Ayamurasaki, starch, starch modification, submersion, heat moisture treatment, physicochemical characteristic

PENDAHULUAN Ubi jalar merupakan salah satu

komoditas pertanian Indonesia yang memiliki angka produksi cukup tinggi di samping padi dan jagung. Penanaman yang relatif mudah dilakukan sekalipun di lahan tandus serta pertumbuhan yang tidak mengenal musim menjadikan komoditas ini sebagai salah satu makanan pokok yang dikonsumsi di beberapa daerah di Indonesia khususnya daerah dengan tingkat pertumbuhan ekonomi yang relatif rendah. Beberapa varietas unggul ubi jalar telah dikembangbiakkan seperti ubi jalar putih varietas Sukuh yang memiliki kandungan pati yang cukup tinggi, ubi jalar oranye dan ubi jalar ungu varietas Ayamurasaki yang mengandung pigmen serta antioksidan yang cukup tinggi. Sisi lainnya ubi jalar merupakan bahan pangan sumber karbohidrat yang memiliki kelebihan dibanding sumber karbohidrat yang lain seperti beras, gandum dan ubi kayu, yaitu karena kandungan vitamin dan komponen antioksidannya yang cukup tinggi, serta serat yang dapat dimanfaatkan sebagai prebiotik.

Pemanfaatan ubi jalar di bidang pangan hingga kini masih terbatas sebagai bahan pangan yang diolah secara tradisional dan dikonsumsi secara langsung dengan produk yang dihasilkan berupa ubi rebus, ubi goreng, getuk dan keripik. Pengolahan secara tradisional akan menghasilkan produk akhir dengan segmen pasar yang terbatas dan umur simpan yang relatif singkat. Hal ini menyebabkan persepsi masyarakat terhadap produk olahan ubi jalar rebih rendah dibandingkan dengan produk olahan beras atau terigu. Potensi ubi jalar dapat lebih dikembangkan lagi apabila produk ini dapat diolah menjadi bahan setengah jadi atau bahan baku bagi industri lain.

Peningkatan citra ubi jalar sekaligus pemanfaatannya dapat dilakukan dengan berbagai upaya. Salah satu upaya tersebut adalah dengan mengolah ubi jalar menjadi pati kering mengingat kandungan utama dan terbesar dari umbi ini adalah pati. Selain karena kegunaannya yang lebih luas dan lebih diminati industri pangan untuk diolah lebih

lanjut, pati kering lebih memiliki nilai ekonomis karena dapat memiliki umur simpan yang relatif lebih baik dari ubi jalar segar atau produk olahan pangan dan dapat memiliki pangsa pasar yang jauh lebih besar karena dapat diperdagangkan antar provinsi bahkan sebagai komoditas ekspor.

Berdasarkan beberapa hal tersebut, perlakuan proses perendaman dan metode Heat Moisture Treatment (HMT) diharapkan dapat meningkatkan penggunaan pati ubi jalar ungu pada penelitian ini.

Pati ubi jalar putih varietas Sukuh digunakan oleh Agustawa (2012) dalam penelitiannya yang kemudian dimodifikasi dengan proses perendaman dan HMT. Dalam penelitian tersebut, pati ubi jalar putih varietas Sukuh yang telah diekstrak dengan pelarut air kemudian diperendaman pada suhu ruang selama 0, 6, dan 12 jam dan dilanjutkan dengan HMT pada suhu 77 C selama 0, 3, 6, 9 jam. Hasil penelitian tersebut menunjukkan bahwa perlakuan perendaman dan HMT mengakibatkan terjadinya perubahan karakteristik fisiko kimia pati (pH, kadar air, kadar pati, kadar amilosa, warna, swelling power dan solubilitas). Penetian ini dilakukan untuk menghasilkan karakteristik fisik dan kimia pati ubi jalar ungu yang lebih baik. Proses perendaman dan metode Heat Moisture Treatment (HMT) diharapkan dapat mempertahankan sifat fungsional pati terkait dengan kandungan antioksidan (antosianin), menurunkan swelling power, menurunkan solubilitas, dan menghasilkan stabilitas tekstur yang kokoh sehingga karakteristik fisik dan kimia pati ubi jalar menjadi lebih optimal dan dapat digunakan sebagai bahan baku untuk bermacam-macam produk olahan pangan.

BAHAN DAN METODE Bahan

Bahan-bahan yang dibutuhkan pada penelitian ini adalah ubi jalar ungu varietas Ayamurasaki dengan umur panen 4 bulan yang diperoleh dari Balai Penelitian Kacang-kacangan dan Umbi-umbian (BALITKABI), Malang, Jawa Timur, HCl pekat, HCl 32%, HCl 25%, Na2CO3, aquades, buffer KCl pH 1, buffer

4.00

4.50

5.00

5.50

6.00

6.50

7.00

0 3 6 9

pH

HMT (Jam)

0 Jam

6 Jam

12 Jam

Fermentasi

Asetat pH 4,5, etanol 95%, alkohol 10%, NaOH 45%, glukosa anhidrat, reagen nelson, reagen arsenomolibdat, Pb-asetat. Alat

Peralatan yang digunakan dalam penelitian ini meliputi: timbangan analitik Denver Instrument M-310, pisau stainless steel, sendok, baskom, electric grater, kain saring, cabinet dryer (pengering kabinet), blender kering Philips, ayakan 80 mesh, kantong plastik ( kg), cawan petri, beaker glass, labu ukur, gelas ukur, pipet tetes, pipet ukur, bola hisap, corong, spatula, pengaduk, tabung reaksi, erlenmeyer, kertas saring halus, termometer, kompor listrik, penyaring vakum, oven kering, desikator, colour reader Minolta CR-100, spektrofotometer Spectro 20 D Plus, vortex LW Scientific Inc, kuvet, sentrifuse Universal Model : PLC-012E, tube sentrifuse, pH meter Ezodo. Tahap Penelitian

Pelaksaan penelitian dilakukan dengan tahapan identifikasi bahan baku ubi jalar ungu, pembuatan pati ubi jalar ungu (perendaman dan HMT), karakterisasi pati ubi jalar ungu analisis pati.

HASIL DAN PEMBAHASAN Keasaman (pH)

Dari hasil penelitian diperoleh rerata pH pati ubi jalar tanpa modifikasi sebesar 6,68; sedangkan pada pati ubi jalar modifikasi perendaman dan HMT diperoleh rerata pH berkisar antara 5,220 6,537. Grafik rerata pH pati ubi jalar ungu modifikasi perendaman dan HMT dapat dilihat pada Gambar 1.

Gambar 1. Grafik rerata pH pati ubi jalar ungu modifikasi perendaman dan HMT

Gambar 1 menunjukkan nilai pH

mengalami penurunan akibat perlakuan lama perendaman dan HMT. Hasil analisis ragam menunjukkan bahwa kedua faktor (lama perendaman dan lama HMT) memberikan pengaruh nyata (=0,05) terhadap nilai pH, demikian pula dengan interaksi kedua faktor memberikan pengaruh nyata (=0,05).

Uji lanjut dengan metode DMRT menunjukkan bahwa pati termodifikasi perlakuan perendaman 0 jam dan HMT 3 jam memiliki pH yang sama dengan pati termodifikasi perlakuan perendaman 0 jam dan HMT 6 jam serta perendaman 0 jam dan HMT 9 jam, namun lebih tinggi bila dibandingkan dengan perlakuan lainnya. Pengaruh interaksi waktu perendaman dan waktu HMT terhadap pH pati cenderung memperlihatkan bahwa pati dengan waktu perendaman yang lebih singkat dan waktu HMT yang lebih singkat pula dapat menghasilkan pati modifikasi dengan pH yang lebih tinggi. Selanjutnya, pati termodifikasi pada semua perlakuan memiliki pH yang relatif rendah bila dibandingkan dengan pati alaminya (pati kontrol). Penurunan pH pati modifikasi diduga disebabkan oleh terbentuknya asam-asam organik akibat aktivitas mikroorganisme baik yang secara alami terdapat pada ubi jalar ungu dan lolos dari proses ekstraksi pati maupun mikroorganisme lain yang ikut mengkontaminasi pati selama proses perendaman berlangsung (Ntoampe, 2012). Kadar Air

Penelitian ini memberikan hasil rerata kadar air pati modifikasi yang sesuai dengan ketentuan SNI dengan kisaran antara 10,700 - 11,660%. Pati yang dimodifikasi dengan perlakuan 12 jam perendaman dan 9 jam HMT, sedangkan kadar air terendah dimiliki oleh pati yang dimodifikasi dengan perlakuan 0 jam perendaman dan 3 jam HMT. Pengaruh perlakuan lama perendaman

10.60

10.80

11.00

11.20

11.40

11.60

11.80

0 3 6 9

Kad

ar A

ir (

%)

HMT (Jam)

0 Jam

6 Jam

12 Jam

Fermentasi

dan HMT terhadap kadar air dapat dilihat pada Gambar 2.

Gambar 2. Grafik rerata kadar air pati ubi

jalar ungu modifikasi perendaman dan HMT

Gambar 2 menunjukkan kadar air

mengalami penurunan akibat perlakuan lama perendaman dan HMT. Hasil analisis ragam (Lampiran 3) menunjukkan bahwa perlakuan lama perendaman tidak memberikan pengaruh nyata sedangkan perlakuan lama HMT memberikan pengaruh nyata terhadap kadar air (=0,05), interaksi kedua perlakuan tidak memberikan pengaruh nyata (=0,05).

Semakin lama perendaman maka semakin rendah kadar air pati modifikasi yang dihasilkan. Hal ini terjadi diduga karena semakin banyaknya air yang teruapkan selama proses pengeringan pati. Menurut Sukardi et al. (2012), proses perendaman telah meningkatkan kemampuan pati dalam menahan air melalui ikatan hidrogen, gugus hidroksil pada granula pati merupakan faktor utama dalam mempengaruhi kemampuan mempertahankan air.

Semakin lama HMT maka semakin rendah kadar air pati modifikasi yang dihasilkan. Hal ini terjadi diduga karena selama HMT terjadi penguapan air akibat pemanasan. Menurut Haryadi (1999), granula pati yang telah membengkak cenderung memiliki rongga yang lebih besar dan akan mengakibatkan air menjadi lebih mudah menguap pada saat pengeringan. Hal ini didukung oleh pernyataan Eliasson (2004) bahwa selama modifikasi HMT dimungkinkan terjadi kerusakan granula pati karena adanya

imbibisi air yang didukung oleh suhu tinggi. Menurut Adebowale et al. (2005), modifikasi HMT menyebabkan meningkatnya kristalinitas pati sehingga membatasi air yang masuk ke dalam pati dan membuat pati menjadi lebih terbatas saat membengkak. Warna (Derajat Putih)

Dari hasil penelitian diperoleh rerata derajat putih pati modifikasi berkisar antara 82,467 - 90,067%. Derajat putih tertinggi terdapat pada kombinasi perlakuan 12 jam perendaman dan 3 jam HMT, sedangkan derajat putih terendah terdapat pada kombinasi perlakuan 0 jam perendaman dan 9 jam HMT. Menurut Mulyandari (1992), derajat putih sangat dipengaruhi oleh proses ekstraksi pati.

Gambar 3. Grafik rerata derajat putih pati ubi jalar ungu modifikasi perendaman dan

HMT Gambar 3 menunjukkan bahwa

derajat putih pati modifikasi mengalami peningkatan akibat perlakuan perendaman dan mengalami penurunan akibat perlakuan HMT. Hasil analisis ragam menunjukkan bahwa perlakuan lama perendaman dan lama HMT memberikan pengaruh nyata terhadap derajat putih pati (=0,05). Hasil analisis ragam menunjukkan interaksi dari kedua perlakuan memberikan pengaruh tidak nyata (=0,05).

Dengan semakin lama waktu perendaman maka semakin tinggi derajat putih pati modifikasi yang dihasilkan. Hal ini terjadi diduga karena selama proses perendaman berlangsung telah terjadi penghilangan atau penurunan jumlah komponen penimbul warna, seperti pigmen dan protein yang dapat

menyebabkan warna coklat ketika dilakukan pemanasan. Menurut Mulyandari (1992), semakin murni proses ekstraksi pati maka pati yang dihasilkan akan semakin putih.

Dengan semakin lama HMT maka semakin rendah derajat putih pati modifikasi yang dihasilkan. Hal ini diduga karena pada saat HMT terjadi proses pemanasan yang dapat mengakibatkan terjadinya reaksi Maillard. Reaksi Maillard terjadi apabila bahan pangan dipanaskan atau didehidrasi. Menurut Winarno (2002) dalam Permata (2012), lama proses pemanasan dapat mempengaruhi terjadinya reaksi Maillard antara gula pereduksi dari karbohidrat dengan asam amino (gugus amino primer) dari protein yang menghasilkan warna coklat.

Viskositas

Dari hasil penelitian diperoleh rerata viskositas pati modifikasi berkisar antara 75 365 cP. Viskositas tertinggi dimiliki oleh pati termodifikasi perlakuan 12 jam perendaman dan 3 jam HMT, sedangkan viskositas terendah dimiliki oleh pati termodifikasi perlakuan 0 jam perendaman dan 9 jam HMT. Pengaruh perlakuan lama perendaman dan HMT terhadap viskositas pati dapat dilihat pada Gambar 4.

Gambar 4. Grafik rerata viskositas pati ubi jalar ungu modifikasi perendaman dan

HMT

Dari Gambar 4 dapat diketahui bahwa viskositas pati modifikasi mengalami peningkatan akibat perlakuan perendaman dan mengalami penurunan akibat perlakuan HMT. Hasil analisis ragam menunjukkan bahwa perlakuan

lama perendaman dan HMT memberikan pengaruh nyata (=0,05) terhadap nilai pH, demikian pula dengan interaksi kedua faktor memberikan pengaruh nyata (=0,05).

Dengan semakin lama perendaman maka viskositas pati modifikasi akan semakin meningkat. Hal ini dapat terjadi diduga karena selama proses perendaman berlangsung telah terjadi penghilangan atau pengurangan jumlah komponen yang dapat menurunkan viskositas seperti protein. Pada saat perendaman atau perendaman pati dalam air, sebagian protein yang ikut terekstrak dan bersifat larut air akan terlarut yang kemudian akan terbuang setelah proses berakhir.

Dengan semakin lama HMT akan membuat viskositas pati modifikasi menjadi semakin rendah. Hal ini diduga terjadi karena rusaknya ikatan hidrogen karena proses pemanasan selama HMT. Menurut Husain (2006), pemanasan yang berlebihan dapat menurunkan viskositas gel karena rusaknya ikatan hidrogen, pecahnya struktur dari pembengkakan granula pati. Penurunan viskositas menurut Hoover dan Gunaratne (2002) disebabkan karena interaksi rantai amilosa amilosa, dengan rantai amilosa amilopektin yang terjadi selama proses modifikasi, sehingga ikatan antar molekul menjadi lebih rapat dan lebih sulit untuk berpenetrasi ke dalam granula.

Hasil penelitian ini juga menunjukkan bahwa swelling power berkorelasi positif dengan viskositas pati modifikasi yang berarti bahwa peningkatan swelling power akan mengakibatkan meningkatnya viskositas pati. Hal ini berkaitan dengan kemampuan pati dalam menahan molekul air selama proses gelatinisasi yang diberlakukan pada analisis swelling power dan viskositas. Menurut Putri et al. (2011) proses gelatinisasi yaitu suatu keadaan memanaskan pati pada suhu tertentu dengan jumlah air yang berlebih dapat membuat pati menjadi mudah berasosiasi dengan air dimana hal ini menurut Hoover (2000) menyebabkan terjadinya peningkatan swelling power dan viskositas pati. Pati yang mempunyai kemampuan penyerapan air yang tinggi akan

mengalami pembengkakan yang tinggi pula yang berakibat pada tingginya viskositas pati.

SIMPULAN Hasil penelitian menunjukkan bahwa

pemanfaatan ubi jalar ungu varietas Ayamurasaki yang optimal dapat dilakukan dengan cara mengeksplorasi pati ubi jalar tersebut dan memodifikasinya dengan proses perendaman dan HMT sehingga dapat memperbaiki kelemahan sifat alami pati ubi jalar ungu.

Perlakuan lama perendaman dan

HMT berpengaruh nyata ( = 0,05) terhadap sifat fisik dan kimia pati modifikasi antara lain pH, kadar air, kadar pati, kadar amilosa, swelling power, solubilitas, warna, dan viskositas.

Perubahan karakteristik pati modifikasi dipengaruhi oleh berbagai faktor antara lain faktor internal (karakteristik awal bahan baku maupun pati itu sendiri) dan faktor eksternal (kondisi perlakuan perendaman dan HMT seperti suhu, kadar air, dan waktu). Kombinasi antar berbagia daktor tersebut dapat menghasilkan pati dengan karakteristik fisik maupun kimia yang berbeda-beda.

DAFTAR PUSTAKA Belitz, H.D., and Grosch, W. 1999. Food

Chemistry Second Edition. Springer. Jerman.

Collado, L.S., L.B. Mabesa, C.G. Oates and H. Corke. 2001. Bihun Type Noodle From Heat Moisture Treated Sweet Potato Starch. J. Food Sci. 66:604-609.

Damardjati, D.S., S. Widowati dan Suismono. 2000. Sistem Pengembangan Agroindustri Tepung Kasava di Indonesia: Studi kasus di Kabupaten Ponorogo. Penelitian dan Pengembangan Tanaman Pangan. Bogor.

Damayanti N. 2002. Karakteristik Sifat Fisiko Kimia Tepung dan Pati Ganyong (Canna edulis Ker) varietas lokal. Skripsi. Fakultas Teknologi Pertanian, IPB. Bogor.

De Mann, J.M. 1989. Principle of Food Chemistry. The Avi Pub Co. Inc., Westport. Connecticut.

Fennema, O.R. 1996. Food Chemistry. Marcel Dekker Inc. New York.

Honestin, T. 2007. Karakterisasi Sifat Fisikokimia Tepung Ubi Jalar (Ipomoea batatas). Skripsi. Departemen Ilmu dan Teknologi Pangan , Fakultas Teknologi Pertanian, IPB. Bogor.

Hulme, A.C. 1971. The Biochemistry of Fruit and Their Product. Academic Prss, Inc. New York.

Ishida, H.H. Suzuno, N. Sugiyama, S. Innami, T. Tadokoro, A. Maekawa. 2000. Nutritive Evaluation on Chemical Components of Leaves, Stalks and Stems of Sweet Potatoes (Ipomoea batatas poir). J. Food Chemistry, 68:359-367.

Lu, S., Chen C.Y., and Lii C.Y. 1996. Gel Cromatography Fractionation and Thermal Characterization of Rice Starch Affected by Hydrothermal Treatment. Cereal Chem.

Meyer L.H. 2003. Food Chemistry. Textbook Publisher. New York.

Miyoshi, E. 2001. Effect of Heat-Moisture Treatment and Lipids on Gelatinization and etrogradation of Maize and Potato Starches. Cereal Chem, 79(1); 72-77

Suda, I., Oki, Tomoyuki., Masuda, Mami., Kobayashi, Mio., Nishiba, Yoichi., Furuta, shu. 2003. Physiological Functionality of Purple-Fleshed Sweet Potatoes Containing Anthocyanin and Their Utilization in Foods. Japan Agricultural Research Quarterly. Vol 37 No.3. july 2003.

Unzilarimbi, A. 2012. Karakteristik Antosianin Ketan Hitam (Oryza sativa glutinuous) Hasil Ekstraksi Menggunakan Metode Ultrasonic Bath pada Berbagai Variasi Proses Pengolahan. Skripsi. Jurusan Teknologi Hasil Pertanian, Fakultas Teknologi Pertanian, Universitas Brawijaya. Malang.

Winata, A. Y. 2001. Karakterisasi Tepung Sukun (Artocarpus altilis) Pramasak Hasil Pengeringan Drum Serta Aplikasinya Untuk Substitusi Tepung Terigu Pada Pembuatan Roti Manis. Skripsi. Fakultas Teknologi Pertanian, IPB. Bogor.