47

V. HASIL PENGAMATAN DAN PEMBAHASAN

5.1 Komposisi Kimia Bahan Baku dan Hasil Proses Pembuatan Whey

Protein Bubuk Terdenaturasi dengan berbagai Konsentrasi Lemak.

Tujuan dilakukan pengujian komposisi kimia pada setiap tahapan proses

pembuatan whey protein bubuk terdenaturasi yaitu untuk mengetahui komposisi

pada setiap tahapan, sehingga dapat diketahui kemungkinan kehilangan komposisi

kimia pada setiap proses tahapan produksi whey protein bubuk terdenaturasi.

Selain itu pengujian juga berfungsi untuk mengetahui efektivitas pada setiap

proses pembuatan whey protein bubuk terdenaturasi yang dilakukan.

Tabel 6. menunjukkan komposisi kimia susu segar dan Sweet whey

berdasarkan hasil pengujian dan Smith, 2008.

Tabel 6. Hasil Uji Komposisi Kimia Susu Segar dan Sweet Whey

Komponen

Susu Segar Sweet whey

Komposisi

Metode

Lactoscan

Standard

(%)

Komposisi

Metode

Lactoscan

Standard

(%)

(%) (g/L) (%) (g/L)

Lemak 3,88 38,8 3,5 1,73 17,3 0,3

Densitas 26,72 - - 24,57 - -

Protein 2,80 28,0 3,5 2,44 24,4 0,8

Laktosa 4,21 42,1 4,8 3,97 39,7 4,8

Total Padatan 10,89 108,9 11,89 8,13 81,3 6,1

(Sumber : Smith, 2008)

Hasil uji komposisi kimia susu segar dan hasil uji komposisi kimia sweet

whey yang kemudian di konversikan kedalam bentuk satuan massa yan dihitung

per liter sampel (g/L).

Perbedaan tersebut disebabkan beberapa faktor. Menurut Shaleh (2004)

Komposisi air susu dipengaruhi oleh beberapa faktor yang dibagi kedalam tiga

48

bagian yaitu ditimbulkan oleh lingkungan, genetik dan management. Uraian dari

tiga faktor di atas mencakup jenis ternak dan keturunannya (hereditas), tingkat

laktasi, umur ternak, infeksi/peradangan pada ambing, nutrisi/pakan ternak,

lingkungan dan prosedur pemerahan susu. Sedangkan perbedaan pada komposisi

sweet whey yang dilakukan ketika penelitian dengan hasil yang diperoleh Smith,

2008 dapat disebabkan karena lebih banyak protein yang larut dalam air dengan

berat jenis proteinnya lebih rendah sehingga tidak ikut terkoagulas/menggumpal

menjadi curd (dadih).

5.1.1 Komposisi Kimia Selama Proses Pembuatan Whey Protein

Terdenaturasi dengan berbagai Konsentrasi Lemak

A. Protein

Protein susu terbagi kedalam dua bagian yaitu yang larut air berupa whey

yang bagiannya mencapai 20% komponen susu, dan kasein yang terendapkan

dalam bentuk curd yang bagiannya mencapai 80%, berikut dibawah ini

merupakan komposisi protein pada whey yang mengalami proses renneting

(Gambar 8).

Gambar 8. Jumlah Rata-rata Protein pada setiap Komponen selama Proses

Produksi Whey Protein Terdenaturasi pada berbagai konsentrasi

Lemak

Susu Segar

Protein 28 g/L

100 %

Curd (by difference)

8,48 g/L

30,28%

Sweet Whey

19,52 g/L

69,72%

49

Gambar 8 menunjukkan rata-rata protein yang dihasilkan pada setiap

proses pembuatan whey protein terdenaturasi dari mulai susu segar protein yang

dihasilkan yaitu 2,8% dengan pengujian menggunakan lactoscan, kemudian di

konversikan kedalam bentuk g/L menjadi 28 g/L. Susu segar di kondisikan pada

suhu 35°C untuk suhu optimum enzim rennet dapat bekerja, kemudian setelah

suhu mencapai 35°C ditambahkan enzim rennet dan NaN3, ketika tidak mencapai

suhu tersebut maka enzim rennet tidak dapat bekerja secara optimal dan akan

berpengaruh terhadap curd yang terbentuk dan juga pada kadar protein sweet

whey yang dihasilkan.

Sweet whey yang dihasilkan yaitu 19,52 g/L pengujian menggunakan

lactoscan yang telah di konversi kedalam bentuk g/L, berdasarkan teori whey

hanya mempunyai bagian 20% dari susu yaitu seharusnya sekitar 5,6 g/L hal ini

dapat pula disebabkan oleh komposisi kimia seperti protein, suatu komponen yang

dapat larut dalam air dengan berat jenis lebih rendah, sehingga komponen-komponen

kimia lebih banyak pada fase sweet whey yang berbentuk cair dibandingkan

terkoagulasi menjadi curd, curd yang dihasilkan yaitu 8,48 g/L dari hasil

perhitungan pengurangan protein susu segar dengan sweet whey.

Kandungan protein dalam Deffated whey dan supernatan pada berbagai

konsentrasi lemak dapat dilihat pada Gambar 9.

50

Gambar 9. Kadar Protein Deffated whey dan Supernatant

Gambar 9 menunjukkan kandungan protein Deffated whey dan supernatan

cenderung sama, peningkatan terjadi tidak signifikan seiring dengan perlakuan

konsentrasi lemak yang semakin tinggi dari 0,4%, 0,6% dan 0,8%. Peningkatan

terjadi karena adanya interaksi antara protein MFGM dengan protein whey ketika

pemanasan, sehingga massa protein bertambah karena adanya penambahan lemak

yang dilapisi membran MFGM (Milk Fat Globule Membran) yang komposisinya

terdiri dari protein. Selain itu, gambar 9 menunjukkan kandungan protein pada

supernatan lebih rendah dibanding Deffated whey, itu artinya protein terendapkan

dalam padatan ketika proses sentrifugasi namun ada sebagian protein yang larut

air sehingga masih terdapat protein dalam supernatan.

Kandungan protein yang terdapat dalam Deffated whey menunjukkan

bahwa setelah dilakukan proses renneting dan deffating, masih ada protein yang

larut dalam air karena karakteristik whey itu larut air sehingga tidak ikut

terkoagulasi membentuk curd seperti halnya kasein sukar larut air yang akhirnya

terkoagulasi. Proses renneting bertujuan mengkoagulasi protein kasein

menggunakan enzim yang kemudian membentuk curd sehingga protein yang

2,20

2,30

2,40

2,50

2,60

2,70

2,80

Deffated Supernatan

% P

rote

in

Konsentrasi Lemak

0% fat 0,4% fat 0,6% fat 0,8% fat

51

diharapkan ada dalam bentuk cairan putih yaitu seutuhnya berupa whey protein

yang merupakan protein larut dalam air dan tidak ikut terkoagulasi oleh enzim

rennet, sedangkan deffating adalah proses pemisahan lemak.

Sifat kelarutan whey protein berpengaruh terhadap adanya komponen

protein dalam supernatan. Protein yang terdenaturasi memiliki sifat kelarutan

yang rendah sehingga saat dilakukan sentrifugasi dapat membentuk endapan yang

dapat dipisahkan. Saat molekul protein terdenaturasi maka lapisan molekul

protein bagian dalam yang bersifat hidrofobik berbalik keluar, sebaliknya bagian

luar yang bersifat hidrofilik terlipat ke dalam (Winarno, 1992).

Masih adanya kandungan protein pada supernatan disebabkan karena ada

sebagian protein yang tidak berikatan, dan protein tersebut larut air sehingga ikut

serta di supernatan. Penurunan komposisi protein dari proses deffating (deffated)

sampai proses sentrifugasi (supernatan) seiring dengan konsentrasi lemak yang

semakin tinggi, rata-rata penurunannya mencapai 0,13%-0,16%.

B. Laktosa

Laktosa adalah bentuk karbohidrat yang terdapat didalam air susu. Jumlah

rata-rata laktosa pada setiap komponen selama proses renneting pada pembuatan

whey protein terdenaturasi (Gambar 10).

52

Gambar 10. Jumlah Rata-rata Laktosa pada setiap Komponen selama Proses

Produksi Whey Protein Terdenaturasi dengan berbagai konsentrasi Lemak.

Gambar 10 menunjukkan rata-rata laktosa yang dihasilkan pada setiap

proses pembuatan whey protein terdenaturasi, susu segar mengandung laktosa

yang dihasilkan yaitu 4,21% dengan pengujian menggunakan lactoscan,

kemudian di konversikan kedalam bentuk g/L menjadi 42,1 g/L. Susu segar di

kondisikan pada suhu 35°C untuk suhu optimum enzim rennet dapat bekerja,

kemudian setelah suhu mencapai 35°C ditambahkan enzim rennet dan NaN3,

ketika tidak mencapai suhu tersebut maka enzim rennet tidak dapat bekerja

secara optimal dan akan berpengaruh terhadap curd yang terbentuk dan juga pada

kadar laktosa sweet whey yang dihasilkan jika proses pemisahan curd tidak

optimal. Selama proses renneting, terdapat laktosa yang ikut terkoagulasi bersama

kasein membentuk curd. Adanya laktosa dalam curd disebabkan oleh struktur

jaringan curd yang dapat memerangkap globula lemak, air, kalsium, dan beberapa

molekul lain seperti laktosa (McSweeney, 2007).

Mekanisme pembentukan micell kaseinnya yaitu dengan kasein dibuat

tidak larut dengan penambahan rennet, diikuti dengan pengadukan setelah curd

terbentuk, kestabilan dalam pembentukan micell kasein dipengaruhi salah satunya

oleh pH sehingga ketika pH mendekati titik isoelektriknya ph 4,6 pembentukan

Susu Segar Laktosa 42,1 g/L

100 %

Curd (by

difference)

10,38 g/L

24,66%

Sweet Whey

31,72 g/L

75,34%

53

misell kasein berkurang dan curd yang dihasilkan berkurang (terjadinya agregasi).

Hal ini menunjukkan bahwa proses renneting dapat menurunkan kadar laktosa

dalam whey protein concentrate terdenaturasi. Proses utama saat renneting

adalah perusakan kestabilan micell kasein akibat penambahan enzim proteolitik

atau protease sehingga membentuk gumpalan (Miskiyah dkk., 2011). Sweet whey

yang dihasilkan yaitu 31,72 g/L pengujian menggunakan lactoscan yang telah di

konversi kedalam bentuk g/L, dan curd yang dihasilkan yaitu 10,38 g/L dari hasil

perhitungan pengurangan laktosa susu segar dengan sweet whey.

Kandungan laktosa dalam deffated whey dan supernatan pada berbagai

konsentrasi lemak dapat dilihat pada Gambar 11.

Gambar 11. Kadar Laktosa Deffated dan Supernatan

Gambar 11 menunjukkan kadar laktosa pada setiap perlakuan dengan

konsentrasi lemak yang semakin tinggi, kadar laktosa dalam Deffated cenderung

sama, terjadi peningkatan secara tidak signifikan, sedangkan kadar laktosa pada

supernatan lebih rendah dibandingkan Deffated, penurunan komposisi laktosa dari

proses deffating (Deffated) sampai proses sentrifugasi (supernatan) penurunannya

3,40

3,50

3,60

3,70

3,80

3,90

4,00

4,10

4,20

Defatted Supernatan

%La

kto

sa

Konsentrasi Lemak 0% fat 0,4% fat 0,6% fat 0,8% fat

54

berada pada kisaran 0,18%-0,25%. Selama proses renneting , terdapat laktosa

yang ikut terkoagulasi bersama kasein membentuk curd. Adanya laktosa dalam

curd disebabkan oleh struktur jaringan curd yang dapat memerangkap globula

lemak, air, kalsium, dan beberapa molekul lain seperti laktosa (McSweeney,

2007). Sebagian laktosa mengendap dalam bentuk padatan bersama komponen

lain, sebagian ada yang terbawa ke supernatan karena laktosa tersebut larut air.

C. Total Padatan

Total padatan merupakan jumlah dari bahan kering yang terdapat dalam

komposisi whey. Total padatan pada setiap komponen selama proses renneting,

dapat di lihat pada Gambar 12.

Gambar 12. Jumlah Rata-rata Total Padatan pada setiap Komponen selama Proses

Produksi Whey Protein Terdenaturasi dengan berbagai konsentrasi Lemak

Gambar 12. menunjukkan rata rata total padatan yang dihasilkan pada

setiap proses pembuatan whey protein terdenaturasi, susu segar mengandung total

padatan yang dihasilkan yaitu 10,8% dengan pengujian menggunakan lactoscan,

kemudian dikonversikan ke dalam bentuk g/L menjadi 108,85 g/L. Susu segar di

kondisikan pada suhu 35°C untuk suhu optimum enzim rennet dapat bekerja,

kemudian setelah suhu mencapai 35°C ditambahkan enzim rennet dan NaN3,

Susu Segar

Total Padatan

108,85 g/L

100 % Sweet Whey

87,2 g/L

80,11%

Curd (by

difference)

21,65 g/L

19,88%

55

ketika tidak mencapai suhu tersebut maka enzim rennet tidak dapat bekerja

secara optimal dan akan berpengaruh terhadap curd yang terbentuk dan juga pada

kadar total padatan sweet whey yang dihasilkan jika proses pemisahan curd tidak

optimal. Karena total padatan merupakan gabungan komponen kimia yang

terdapat dalam bahan (sweet whey).

Kandungan Total Padatan dalam Deffated whey dan supernatan pada

berbagai konsentrasi lemak dapat dilihat pada Gambar 13.

Gambar 13. Kadar Total padatan Deffated whey dan Supernatan

Gambar 13 menunjukkan bahwa kadar total padatan pada deffated whey

mengalami peningkatan seiring dengan perlakuan penambahan konsentrasi lemak

yang semakin tinggi, dari mulai kontrol 0% sampai konsentrasi 0,4%, 0,6% dan

0,8% mengalami kenaikan, selain itu kadar total padatan supernatan lebih rendah

dibandingkan dengan deffated whey, penurunannya komposisi total padatan

deffated ketika proses deffating dan supernatan ketika proses sentrifugasi kisaran

antara 0,33%-1,1%, namun tetap mengalami peningkatan seiring dengan

penambahan konsentrasi lemak yang semakin tinggi.

0,00

1,00

2,00

3,00

4,00

5,00

6,00

7,00

8,00

9,00

Deffated Supernatan

% T

ota

l Pad

atan

Konsentrasi Lemak

0% fat 0,4% fat 0,6% fat 0,8% fat

56

Komposisi deffated whey dan supernatan terdiri dari dua komponen yaitu

air dan bahan kering. Bahan kering deffated whey terdiri dari dua komponen yaitu

lemak dan bahan kering tanpa lemak (Suryahadi dkk, 2003 dikutip Wibowo

2013). Lemak dipisahkan seluruhnya saat proses deffating. Setelah dipisahkan

lemak ditambahkan kembali dengan berbagai konsentrasi yang sudah diatur yang

kemudian dihomogenisasi agar lemak tidak terpisah (homogen) perlakuan

penambahan lemak bertujuan untuk mengetahui pengaruh lemak dalam whey

protein. Total padatan yang dihasilkan pada deffated dan supernatan cenderung

meningkat seiring dengan semakin tinggi konsentrasi lemak dikarenakan total

padatan bergantung pada komposisi yang terdapat dalam bahan, maka ketika

konsentrasi lemak semakin tinggi masa padatan semakin besar sehingga

memungkinkan kadar total padatan semakin tinggi, lemak yang terdapat dalam

deffated berikatan dengan protein karena adanya proses pemanasan dan

homogenisasi sehingga lapisan MFGM yang terdiri dari protein dapat berinteraksi

lagi dengan protein whey, pada proses sentrifugasi sebagian total padatan

terendapkan dalam bentuk padatan, ada sebagian yang larut air sehingga masih

terbawa ke supernatan.

5.2 Karakteristik Whey Protein Terdenaturasi dengan berbagai Konsentrasi

Lemak (Produk akhir dalam bentuk powder)

5.2.1 Kadar Air

Kadar air mempunyai peranan penting pada setiap aspek dalam

penanganan suatu produk. Kandungan air pada bahan berpengaruh terhadap daya

tahan (umur simpan) bahan terutama dari serangan mikroorganisme. Kadar air

57

juga merupakan komponen utama dalam bahan pangan yang memengaruhi rupa,

tekstur maupun cita rasa bahan. Pernyataan tersebut didukung oleh Winarno

(1992) menyatakan bahwa kandungan air dalam suatu bahan pangan ikut

menentukan penerimaan, kesegaran, dan daya simpan bahan pangan. Kadar air

pada bahan pangan terutama produk bubuk atau kering diharapkan mempunyai

kadar air yang rendah, karena semakin rendah kadar air yang terkandung dalam

bahan pangan maka semakin lama juga umur simpan bahan pangan tersebut.

Kadar air merupakan salah satu sifat fisik dari bahan yang menunjukan banyaknya

air yang terkandung di dalam bahan. Kadar air biasanya dinyatakan dengan

persentase berat air terhadap bahan basah atau dalam gram air untuk setiap 100

gram bahan yang disebut dengan kadar air basis basah (bb). Berat bahan kering

atau padatan adalah berat bahan setelah mengalami pemanasan beberapa waktu

tertentu sehingga beratnya tetap atau konstan (Safrizal, 2010).

Kadar air WPC terdenaturasi yang diproduksi dengan berbagai konsentrasi

lemak dapat dilihat pada Gambar 14.

Gambar 14. Kadar Air Whey Protein Bubuk Terdenaturasi pada berbagai

Konsentrasi Lemak

0,0

1,0

2,0

3,0

4,0

5,0

6,0

0,0% 0,4% 0,6% 0,8%

% K

adar

Air

Konsentrasi Lemak

58

Gambar 14 menunjukkan bahwa kadar air whey protein terdenaturasi yang

diproduksi dengan berbagai konsentrasi lemak yaitu 0,4%, 0,6% dan 0,8%

mengalami perubahan yang signifikan, kadar air yang dihasilkan berkisar antara

4%-6%.

Kadar air whey protein bubuk terdenaturasi dipengaruhi oleh kondisi saat

proses pengeringan meliputi waktu dan suhu pengeringan. Penggunaan waktu

pada proses pengeringan untuk menghasilkan kadar air yang sesuai standar yaitu

sekita 3 jam dilakukan beberapa kali sampai berat konstan dan pada suhu dengan

kisaran 1050C menurut metode gravimetri adanya proses pengeringan

menyebabkan air menguap ke udara sehingga kadar airnya berkurang. Waktu dan

suhu pengeringan pada setiap perlakuan tidak dilakukan perbedaan, sehingga hal

tersebut bukan merupakan faktor penyebab perbedaan kadar air.

Penambahan konponen kimia yang terkandung dalam whey protein bubuk

terdenaturasi dapat mempengaruhi kadar air pada produk yang dihasilkan. Salah

satunya penambahan lemak yang semakin tinggi maka kemungkinan terjadinya

case hardening akan semakin tinggi. Mekanisme case hardening terjadi karena

lemak di lapisi MFGM (milk fat globula membrane), komposisinya terdiri dari

protein dan fospolifid, sebagian protein memiliki sifat seperti perantara, satu

sisinya dapat berikatan dengan air dan sisi lainnya dapat berikatan dengan lemak.

Penambahan lemak yang semakin tinggi menyebabkan kadar air tinggi karena

protein dapat berikatan dengan air yang ketika dipanaskan aiar bebas akan

teruapkan menjadi vapour sedangakn air terikat tidak dapat teruapkan melainkan

berikatan dengan komponen protein pada MFGM, sehingga ikut terperangkap

59

dalam permukaan demgan padatan terlarut yang dapat membantu proses case

hardening. Case hardening pada permukaan partikel whey protein terdenaturasi

dapat menyebabkan air terperangkap didalam partikel dan menghambat

penguapan air, sehingga kemungkinan kadar air yang terdapat dalam bahan

menjadi tinggi yang menyebabkan peningkatan kadar air.

Ikatan antara air dengan koloid protein tersebut merupakan ikatan

hidrogen (deMan, 1997). Menurut Eniza, (2004), besar kecilnya lemak ditentukan

oleh kadar air yang ada didalamnya, makin banyak air maka makin besar globular,

hal itu dapat menandakan bahwa keberadaan konsentrasi lemak yang semakin

tinggi (globular) besar yang dilapisi oleh MFGM (milk fat globule membrane), air

yang terkandung dalam bahanpun semakin tinggi. (Chandan, 1997). Berdasarkan

pernyataan diatas penambahan konsentrasi lemak yang semakin tinggi

menyebabkan kadair air meningkat tapi tidak signifikan, air yang terdapat dalam

bahan pangan tersebut yaitu air terikat yang sulit diuapkan bukan air bebas,

karena air bebas yang ada dalam bahan pangan itu akan ikut teruapkan dengan

adanya pemanasan. Menurut (Widjanarko, 2008), air terikat secara kimia

membentuk ikatan hidrogen dengan molekul lainnya, sehingga jenis air yang

terdapat dalam bahan sulit untuk diuapkan.

Menurut Sahin dan Sumnu (2006), protein memiliki nilai konduktivitas

panas yang lebih kecil daripada komponen lainnya, urutan konduktivitas dari yang

terbesar sampai terkecil, air 0,610 (W/mK), abu 0,363 (W/mK) karbohidrat 0,233

(W/mK) protein 0,207 (W/mK) dan lemak 0,112 (W/mK). Panas Spesisifik/

hambatan panas yang terbesar sampai yang terkecil air 4176,6 (J/Kg0C), protein

60

2031,9 (J/Kg0C) lemak 2011,0 (J/Kg

0C) karbohidrat 1585,7 (J/Kg

0C) 1128,9

(J/Kg0C).

Konduktivitas panas protein yang lebih rendah 0,207 k (W/mK) dibanding

komponen lain terkecuali lemak memiliki konduktivitas lebih rendah 0,112 k

(W/mK) menyebabkan hambatan panasnya menjadi besar karena konduktivitas

panas berbanding terbalik dengan hambatan panas. Hambatan panas pada

komponen air yang besar menyebabkan protein sulit menghantarkan panas.

Akibatnya, air yang terdapat pada WPC dengan kandungan protein yang lebih

besar, akan lebih sulit diuapkan pada proses pengeringan, sehingga kadar air

produk masih tinggi. Didukung dengan konduktivitas lemak yang ditambahkan

lebih rendah lagi dibanding protein sehingga keberadaan lemak juga dapat

menjadi penyebab sulitnya menghantarkan panas dan air sulit diuapkan dengan

demikian konsentrasi lemak yang semakin tinggi 0,4%, dan 0,6% dapat

berpengaruh terhadap kadar air yang semakin tinggi. Terkecuali pada konsentrasi

0,8% lemak kadar air mengalami penurunan, yang kemungkinannya nilai

konduktivitasnya lebih tinggi sehingga hambatannya lebih kecil yang

menyebabkan aiar dapat teruapkan dengan mudah sehingga kadar airnya lebih

rendah dibanding 0,4% dan 0,6%. Hal ini didukung oleh pendapat Master (1979)

dikutip Badarudin (2006) yang menyatakan bahwa semakin tinggi total padatan

yang dikeringkan sampai batas tertentu maka kecepatan penguapan akan semakin

tinggi sehingga kadar air bahan menjadi lebih rendah.

61

5.2.2 Kadar Protein

Tujuan dilakukan pengujian terhadap kadar protein whey protein bubuk

terdenaturasi yaitu untuk mengetahui jumlah protein yang masih terkandung

setelah melewati setiap tahapan proses dan untuk mengetahui kemurnian dari

whey protein bubuk terdenaturasi yang dihasilkan. Hasil pengujian whey protein

terdenaturasi dengan berbagai konsentrasi lemak yang disajikan Gambar 15.

Gambar 15. Kadar Protein Whey Protein Bubuk Terdenaturasi dengan

berbagai Konsentrasi Lemak selama Produksi

Gambar 15 menunjukkan hasil pengujian pada whey protein terdenaturasi

dengan berbagai konsentrasi lemak. Kadar protein yang dihasilkan yaitu berkisar

antara 33%-35%. Kadar protein mengalami kenaikan seiring dengan konsentrasi

lemak yang semakin meningkat yaitu dari konsentrasi 0,4%, 0,6% dan 0,8%.

Faktor yang dapat mempengaruhi kadar protein yaitu banyaknya agregat

protein yang terbentuk pada saat pemanasan pada suhu denaturasi sempurna 900C

selama 1 jam. Semakin mendekati titik isoelektrik whey protein maka semakin

banyak agregat whey protein yang terbentuk setelah dilakukan pemanasan.

Penambahan konsentrasi lemak juga berpengaruh terhadap kadar protein, karena

0,0

10,0

20,0

30,0

40,0

50,0

60,0

70,0

0,0% 0,4% 0,6% 0,8%

% K

adar

Pro

tein

Konsentrasi Lemak

62

lemak mempunyai lapisan yang disebut MFGM (Milk Fat Globule Membrane)

dimana lapisannya terdiri dari protein dan fospolipid, dengan komposisi yang

terdapat dalam MFGM tersebut dapat terbentuk ikatan protein dalam lemak

dengan protein whey, sehingga membantu pembentukan agregat. Agregat whey

protein dapat terbentuk sebagai akibat dari interaksi antar molekul protein

(Dissanayake, 2011). Adanya interaksi antara molekul protein dapat menyebabkan

penurunan sifat kelarutan dari whey protein bubuk terdenaturasi. Semakin banyak

molekul protein yang sukar larut dalam air maka semakin banyak protein yang

dapat membentuk endapan pada saat proses sentrifugasi, sehingga meningkatkan

kadar protein whey protein bubuk terdenaturasi yang dihasilkan.

Faktor lain yang dapat mempengaruhi kadar protein yaitu ukuran agregat

yang terbentuk pada saat proses pemanasan. Agregat yang dihasilkan berukuran

kecil jika proses pembentukan agregat whey protein pada saat pemanasan diatas

titik isoelektrik. Ukuran ini berkaitan dengan berat molekul, karena semakin kecil

ukuran partikel maka semakin rendah berat molekulnya sehingga akan sedikit

protein yang dapat mengendap pada saat proses sentrifugasi, sehingga endapan

yang dihasilkan semakin menurun.

5.3 Viskositas

Viskositas adalah suatu hambatan yang menahan lairan zat cair secara

molekuler yang disebabkan oleh gerakan acak dari molekul zat cair tersebut

(Susanto dan Yuwono, 2001). Tujuan dari pengamatan ini yaitu untuk mengetahui

karakteristik whey protein bubuk terdenaturasi yang diproduksi dengan berbagai

penambahan konsentrasi lemak. Viskositas yang diukur berhubungan dengan

63

interaksi antara air dengan protein yang kemudian dapat menjelaskan

karakateristik whey protein bubuk terdenatuarsi.

Pengukuran viskositas dilakukan terhadap gel yang telah di-stir

menggunakan rotational viscometer pada berbagai nilai rpm/shear rate, hasil

pengukuran menunjukan bahwa stired menujukan sifat shear thinning. Gel whey

protein terdenaturasi termasuk ke dalam fluida non newtonian.

Hasil pengukuran viskositas whey protein bubuk terdenaturasi diproduksi

dengan berbagai konsentrasi lemak disajikan pada Gambar 16.

Gambar 16. Viskositas Whey Protein Bubuk Terdenaturasi yang di Produksi

dengan berbagai konsentrasi lemak, pada 5 titik pH selama proses

pembentukan gel

Gambar 16 menunjukkan pada starting point pembentukan gel,

peningkatan konsentrasi lemak dari perlakuan kontrol 0% sampai konsentrasi

lemak 0,4%, 0,6 dan 0,8% dan nilai pH yang semakin menurun dari mulai pH 6,4

sampai 4,4, menghasilkan nilai viskositas yang semakin tinggi. Pada pH 6,4 pada

0

200

400

600

800

1000

1200

6,4 5 4,8 4,6 4,4

Vis

kosi

tas

(m

Pas

)

pH dengan berbagai konsentrasi lemak

Tanpa Lemak 0,4% Lemak 0,6% Lemak 0,8% Lemak

64

semua perlakuan nilai viskositasnya berbeda dengan pH yang lainnya karena pada

pH tersebut belum terjadi pembentukan gel (sebelum ditambahkan GDL).

Whey protein yang diberikan perlakuan panas tinggi akan mengalami

pembukaan lipatan protein (unfolding) dan dapat menyebabkan reaksi pertukaran

tiol-disulfida (thiol-disulphide exchange reaction) (Ryan, 2011). Pembukaan

lipatan protein menyebabkan asam amino reaktif (asam amino hidrofobik dan

sistein). Unfolding irreversibel diikuti oleh agregasi. Agregat terbentuk melalui

interaksi antara gugus thiol bebas dalam sistein (-SH) membentuk ikatan disulfida

dan/atau thiol/disulfide interchange reaction antara (-SH) dengan ikatan disulfida

(-S-S) (Bryant dan McClements, 1998; Guyomarc’h et al., 2015; Jovanović et al.,

2005; Mulvihill dan Donovan, 1987; Wijayanti et al., 2014). Interaksi yang terjadi

dalam pembentukan ikatan disulfid (ikatan yang kuat sama kuatnya dengan ikatan

kovalen) secara tidak langsung membutuhkan molekul (sistein) –SH yang lebih

banyak yaitu didapat dengan penambahan lemak yang permukaanya dilapisi

MFGM yang komposisinya terdiri dari protein, yang nanti akan dapat berikatan

protein dengan protein dan akan lebih sedikit dalam mengikat air, ketika interaksi

air dan protein semakin rendah maka viskositas yang dihasilkan semakin tinggi.

Sehingga dapat diketahui pengaruh penambahan lemak akan menyebabkan

adanya interaksi dengan protein yang kemudian adanya interaksi antar protein

pada lapisan lemak dan protein whey. Hal ini dapat meningkatkan kekeruhan dan

viskositas, pemisahan fasa, pengendapan, dan pembentukan gel (Burrington,

2006).

65

Hasil nilai viskositas yang tinggi berbanding terbalik dengan nilai

kelarutannya yang rendah, menurunnya angka kelarutan pada whey protein dapat

diakibatkan oleh ukuran partikel whey protein yang besar semakin besar

menyebabkan whey protein bubuk tidak bersifat higroskopis karena memiliki

gugus hidrofilik yang semakin sedikit, lebih dominan hidrofobik sehingga whey

protein bubuk dengan ukuran diameter yang lebih besar memiliki kecenderungan

untuk mengikat air lebih sedikit dibandingkan whey protein bubuk dengan ukuran

diameter whey protein bubuk yang lebih kecil. Pengujian diatas menunjukkan

ukuran partikel pada whey protein besar sehingga diameternya besar sehingga

sifat hidrofilik nya (daya ikat air) rendah, kelarutannya rendah sehingga nilai

viskositasnya tinggi. Menurunnya solubilitas seiring peningkatan konsentrasi

lemak hingga 0,8% dapat menyebabkan viskositas gel menjadi semakin tinggi.

Penelitian yang dilakukan oleh Carr (1999) terhadap MPC (Milk Protein

Concentrate) menunjukkan bahwa seiring semakin tingginya solubilitas atau

kelarutan menyebabkan diperolehnya viskositas yang semakin rendah. Berbeda

dengan hasil yang diperoleh karena nilai viskositasnya meningkat seiring dengan

konsentrasi lemak yang tingi maka nilai solubilitasnya semakin rendah.

5.4 Tekstur

Tujuan dilakukan pengamatan tekstur yaitu untuk mengetahui karakteristik

whey protein bubuk terdenaturasi dengan berbagai konsentrasi lemak yang

ditambahkan dalam memengaruhi tekstur bahan pangan. Pengamatan tekstur gel

whey protein bubuk dilakukan melalui pengukuran kekuatan gel/gel strength.

Gambar 17 menunjukkan kekuatan gel whey protein bubuk terdenatuasi yang

66

diproduksi dengan berbagai penambahan lemak 0,4%, 0,6% dan 0,8%, serta gel

kontrol yang terbuat dari susu Skim, pengamatan tersebut dilakukan pada 5 titik

pH selama proses pembentukan gel.

Gambar 17. Tekstur Whey Protein Bubuk Terdenaturasi yang di Produksi

dengan berbagai konsentrasi lemak, pada 5 titik pH selama proses

pembentukan gel

Gambar 17 menunjukkan hasil pengujian tekstur (kekuatan gel). Ada 5

titik pH yang dilakukan pengamatan, namun pada pH 6,4 yaitu sebelum

penambahan GDL tekstur nya masih cair sehingga sulit untuk diamati kekuatan

gel nya karena belum terbentuk gel. Selama proses asidifikasi (penambahan

GDL), dapat dilihat bahwa pada pH 5,0 starting point nilai kekuatan gel berbeda

pada setiap perlakuan penambahan konsentasi lemak dan cenderung mengalami

kenaikan. Kekuatan gel whey protein bubuk terdenatuarsi lemak 0,8% lebih tinggi

dibandingkan dengan lemak 0,6%, lemak 0,4% maupun gel kontrol. Hal ini dapat

terjadi karena adanya perbedaan laju asidifikasi pada masing masing perlakuan.

2,750

2,800

2,850

2,900

2,950

3,000

3,050

3,100

3,150

5,0 4,8 4,6 4,4

Ge

l Str

en

gth

(gF

)

pH dengan berbagai konsentrasi lemak

Tanpa Lemak Lemak 0,4% Lemak 0,6% Lemak 0,8%

67

Faktor yang memengaruhi laju asidifikasi yaitu massa GDL yang

ditambahkan harus sesuai yaitu dengan kadar protein 50g/kg GDL yang

ditambahkan 25 g/kg, sehingga penurunan pH terjadi secara gradual (bertahap)

tidak sekaligus, kemudian suhu yang digunakan kisaran 35oC. Laju asidifikasi

yang tinggi menyebabkan lebih rendahnya kekuatan gel yang terbentuk. Hal ini

mengindikasikan gel whey protein bubuk lemak 0,8% memiliki laju asidifikasi

yang rendah sebelum mencapai titik isolektrik, dibandingkan dengan whey protein

bubuk lemak 0,6 % dan lemak 0,4%, sehingga gel dengan konsentrasi lemak 0,8%

memilki kekuatan gel yang lebih tinggi dibandingkan dengan konsentrasi lemak

0,6% dan 0,4%, begitupun juga dengan gel kontrol. Pola ini mengindikasikan

pengaruh konsentrasi protein terhadap kekutan gel.

Meningkatnya diameter partikel rata-rata menyebabkan terjadinya

peningkatan hidrofobisitas dari agregat yang diperoleh yang kemudian dapat

menurunkan pI dari agregat whey protein. Menurut Guyomarc’h et al. (2015),

hidrofobisitas permukaan dari whey protein meningkat secara signifikan saat

denaturasi oleh panas karena tereksposnya gugus hidrofobik ke permukaan dari

molekul protein yang mengalami pembukaan lipatan (unfolding).

Sebagaimana diketahui pada titik isoelektrik, protein memiliki selisih

muatan bernilai nol sehingga tidak terjadi tolak menolak elektrostatis. Pada titik

ini, protein lebih mudah berinteraksi dengan sesama protein dibandingkan dengan

air (Hart et al., 2003). Menurut McSweeney dan O’Mahony (2016), interaksi

protein-protein membentuk jaringan sementara interaksi protein dengan

pelarutnya memungkinkan fase cair tertahan dalam sistem (McSweeney dan

68

O’Mahony, 2016). Tingginya interaksi antara protein-protein yang membentuk

jaringan pada pI whey protein menyebabkan kekuatan gel pada pI whey protein

semakin tinggi ketika mendekati titik isoeletrik yaitu pH 4,6 dan lebih tinggi lagi

ketika pH 4,4.

Hasil pengamatan terhadap tekstur menunjukkan bahwa menambahkan

lemak pada sat produksi whey protein terdenaturasi hingga mencapai 0,8% lemak

(dengan lapisan milk fat globule membrane) dapat menunjukkan fungsionalitas

whey protein terdenaturasi sebagai salah satu material yang dapat membantu

dalam pembentukan struktur/meningkatkan tekstur. Namun peningkatan tekstur

tidak terjadi secara eksesif.

5.5 Whey drainage

Whey drainage merupakan jumlah air yang keluar dari jaringan gel.

Berbanding dengan WHC yaitu kemampuan bahan dalam menahan air. Tujuan

dilakukannya pengamatan whey drainage yaitu untuk mengetahui pengaruh

penambahan lemak dengan berbagai konsentrasi pada whey protein terdenaturasi

yang diproduksi terhadap fungsionalitas dalam memperkuat matriks gel yang

terbentuk, pengaruh tersebut dapat diamati dari sedikit banyak jumlah air yang

keluar dari jaringan. Pengamatan terhadap parameter ini dilakukan pada satu titik

pH yakni pada pH 4,18, karena pada pH tersebut gel whey protein telah mencapai

pH konstan sehingga diperoleh gel yang kokoh yang dapat memudahkan

pengukuran whey drainage tanpa merusak gel yang terbentuk pada saat

dikeluarkan dari wadah.

69

Nilai Whey drainage berbanding terbalik dengan WHC (Water Holding

Capacity). WHC merupakan kemampuan protein untuk menyerap air dan

menahan air melawan gaya gravitasi dalam matriks protein seperti gel

(Fennema,1996). Nilai whey drainage dengan berbagai konsentrasi lemak yang

diamati pada pH 4,18 disajikan pada Gambar 18.

Gambar 18. Whey drainage dengan berbagai Konsentrasi Lemak pada

pH 4,18

Gambar 18. menunjukkan nilai whey drainage kontrol deffated (tanpa

penambahan lemak) memiliki nilai yang paling tinggi dibandingkan dengan nilai

whey drainage dengan penambahan berbagai konsentrasi lemak, semakin tinggi

konsentrasi lemak yang ditambahkan 0,4%, 0,6% dan 0,8% mempunyai pengaruh

terhadap nilai whey drainage yang semakin rendah.

Hasil pengamatan yang diperoleh menyatakan bahwa semakin tinggi

konsentrasi lemak yang ditambahkan, semakin sedikit air yang keluar dari

jaringan yang mengindikasikan bahwa peningkatan konsentrasi lemak dengan

konsentrasi tertinggi 0,8% dapat menjadi penyebab semakin tebalnya matriks

struktur gel yang terbentuk sehingga air di dalam sistem tidak keluar dengan

02468

101214161820

0% 0,4% 0,6% 0,8%

Wh

ey

Dra

inag

e (

%)

Konsentrasi Lemak

70

mudah, hal tersebut juga menandakan bahwa nilai WHC semakin tinggi

(kemampuan bahan mengikat air semakin tinggi). Penebalan matriks gel

disebabkan karena jumlah molekul lemak yang di lapisi Milk Fat Globule

Membrane (MFGM) semakin banyak ketika konsentrasi lemak yang ditambahkan

semakin tinggi, sehingga makin banyak interaksi antar protein MFGM dengan

protein whey yang terbentuk yang dapat menyebabkan penebalan matriks gel.

Gambar 19 merupakan skema pembentukan matriks gel pada berbagai konsentrasi

lemak, yaitu sebagai berikut :

(a) Kontrol 0%

Lemak

molekul air

(b) 0,4% Lemak

molekul lemak

(MFGM)

(c) 0,6% Lemak

Interaksi antar

molekul

(d) 0,8% Lemak

Gambar 19. Skema Pembentukan Matriks Gel pada berbagai Konsentrasi

Lemak

Ketika pH diturunkan oleh hidrolisis GDL, muatan negatif protein

ternetralisasi secara progresif, mengurangi gaya tolak menolak elektrostatis

protein dan membantu interaksi antar protein. Sehingga hanya ada sedikit air

untuk berinteraksi dengan protein di dekat titik isoelektrik, menyebabkan

pengendapan protein (Cavallieri, et al 2007)

Penambahan lemak dengan berbagai konsentrasi yang semakin tinggi

menyebabkan interaksi antara protein whey dan protein yang terdapat dalam

lapisan lemak sehingga membentuk jaringan/struktur matriks gel yang kokoh,

71

menyebabkan kekuatan tekstur gel semakin tinggi, viskositas tinggi, dan whey

drainage rendah karena struktur matriks gel yang semakin tebal sehingga air yang

tertahan dalam sistem lebih banyak dibanding air yang keluar dari bahan.

Perbedaan kekuatan gel masing-masing sampel ini dapat dikaitkan

dengan laju asidifikasi gel. Laju asidifikasi yang semakin rendah akan

menghasilkan kekuatan gel yang semakin tinggi (Purnama, 2016). Grafik

penurunan pH pada proses asidifikasi dapat dilihat pada Gambar 20.

Setiap gel whey protein menunjukkan perbedaan pencapaian pH pada

setiap waktu pengamatan. Saat pengamatan pada menit ke-20 sampai menit ke-

140 dapat dilihat bahwa gel whey protein 0,8% lemak memiliki laju yang paling

rendah apabila dibandingkan dengan gel whey protein 0,6% dan gel whey protein

0,4%. Hal ini sesuai dengan Purnama (2016) yang menyatakan bahwa laju

asidifikasi yang semakin rendah menghasilkan kekuatan gel yang semakin tinggi.

Gambar 20 menunjukkan pengaruh waktu terhadap penurunan pH dalam

pembentukan gel.

Gambar 20. Penurunan pH terhadap Waktu pada Proses Asidifikasi Gel

44,24,44,64,8

55,25,45,65,8

66,26,46,6

0 20 40 80 140

pH

Pe

nga

mat

an

Waktu (menit ke-)

Kontrol WP fat 0,4% WP fat 0,6% WP fat 0,8%

72

pH yang digunakan dalam pengamatan ketiga parameter berbeda yakni

pada parameter viskositas dan tekstur 5 titik pH, pH pertama yakni pH 6,4 belum

terbentuk gel sehingga tekstur tidak dapat diamati, semakin rendahnya pH nilai

viskositas dan tekstur semakin tinggi, itu artinya struktur atau jaringan pada gel

yang terbentuk semakin kuat, dan itu dijadikan acuan sekaligus memvalidasi pH

pada whey drainage hanya dilakukan pada pH 4,18 (pH rendah) karena pada pH

tersebut matriks gelnya sudah berbentuk kokoh, yang disebabkan oleh tingginya

interaksi antar protein, air yang keluar dari bahan lebih sedikit karena air lebih

banyak tertahan dalam sistem, sehingga dapat dijadikan tolak ukur kekuatan

matriks gel pada pH yang semakin rendah matriks gel semakin kokoh. Gambar 21

menunjukkan hubungan antara waktu dengan pembentukan gel.

Gambar 21. Hubungan antara Waktu dengan Pembentukan gel

(Lucey et, al, 2002)

Kurva hubungan waktu dengan kekuatan gel yang terbentuk, dimana pada

fase awal pembentukan gel belum begitu tampak, masih beradapatasi. Fase kedua

yaitu logaritmik, pembentukan gel sudah mulai tampak. Fase selanjutnya

pembentukan gel hampir stabil dari sebelumnya, fase stationer terbentuknya gel

secara kokoh dan sudah stabil sehingga pengamatan dilakuakan difase ini pH 4,2

73

fase selanjutnya stabil dan akan sulit untuk pembentukan yang lebih kokoh lagi,

membutuhkan waktu yang lama.

5.6 Rendemen

Rendemen merupakan perbandingan antara berat WPC terdenaturasi

yang dihasilkan dengan volume bahan awal yang digunakan (deffated whey).

Selain itu rendemen juga berkaitan dengan bahan bahan yang terbuang dalam

proses.

Berikut dibawah ini merupakan rendemen whey protein terdenaturasi

yang dibuat dengan berbagai konsentrasi lemak, dapat dilihat pada Gambar 22.

Gambar 22. Rendemen Whey Protein Terdenaturasi terhadap Deffated Whey

dengan berbagai Konsentrasi Lemak

Gambar 22 menunjukkan rendemen WPC terdenaturasi yang diproduksi

dengan berbagai konsentrasi lemak yaitu berkisar antara 0,78% - 1,06%. Dapat

dilihat juga pada gambar bahwa rendemen WPC terdenaturasi cenderung

meningkat seiring dengan semakin tinggi konsentrasi lemak yang ditambahkan

yaitu 0,4%-0,8%. WPC terdenaturasi dengan konsentrasi lemak 0,8% memiliki

nilai rendemen yang lebih tinggi dibanding dengan konsentrasi 0,6% ataupun

0,00

0,20

0,40

0,60

0,80

1,00

1,20

Re

nd

em

en

(%

)

Konsentrasi Lemak

Rendemen berbagai Konsentrasi Lemak

Fat 0,4 % Fat 0,6% Fat 0,8%

74

0,4%, hal itu dikarenakan massa lemak yang ditambahkan berbeda (berbagai

konsentrasi) dan ketika proses denaturasi terjadi interaksi antara lemak (MFGM)

yang komposisinya protein dengan protein whey, sehingga agregat yang

dihasilkan semakin banyak, dan pada saat sentrifugasi lemak tidak terpisahkan

kembali karena tidak melebihi konsentrasi protein yang tersedia sehingga dapat

berikatan dengan sempurna. Selain itu rendemen berkaitan dengan kadar air yang

meski dalam perubahannya tidak terlalu terlihat begitu siginifikan namun terlihat

ada perubahan, tinggi rendahnya kadar air dapat berkaitan dengan komposisi

padatan yang terdapat didalamnya sehingga air sulit diuapkan karena banyaknya

total padatan yang terdapat dalam bahan, hal tersebut berkaitan dengan terjadinya

peningkatan rendemen, semakin meningkat total padatan maka semakin tinggi

nilai rendemen. Total padatan yang meningkat itu disebabkan adanya penambahan

konsentrasi lemak pada setiap perlakuan sehingga memengaruhi nilai rendemen

yang semakin meningkat beriringan dengan penambahan konsentrasi lemak yang

semakin tinggi.

75

VI. KESIMPULAN DAN SARAN

6.1 Kesimpulan

1. Penambahan variasi konsentrasi lemak yang semakin tinggi dapat

meningkatkan komposisi kimia (protein, laktosa, total padatan) pada

deffated dan supernatan, kadar air meningkat tidak signifikan dan menurun

pada konsentrasi 0,8%, kadar protein dari 0% menurun tetapi meningkat

tidak signifikan pada konsentrasi lemak yang semakin tinggi, konsentrasi

lemak semakin tinggi dan pH semakin rendah viskositas, tekstur semakin

meningkat, dan variasi konsentrasi lemak yang semakin tinggi rendemen

meningkat, tetapi dapat menurunkan Whey drainage.

2. Karakteristik whey protein powder yang diproduksi dengan penambahan

variasi konsentrasi lemak 0,4%, 0,6% dan 0,8% menunjukkan

fungsionalitasnya pada bahan pangan sebagai material yang berfungsi

sebagai structure controller.

6.2 Saran

1. Pengamatan lebih lanjut mengenai mikrostruktur (struktur dalam skala kecil

dari suatu bahan) menggunakan metode SEM untuk memahami sifat-sifat

makroskopis gel yang dipengaruhi oleh faktor-faktor yang tidak dapat

dihubungkan secara langsung dengan sifat individual molekul protein.

2. Hubungan peningkatan rendemen dengan komponen yang didalamnya

seperti kadar air, laktosa, total padatan.