34
BAB III METODE PENELITIAN
A. Tempat dan Waktu Penelitian Penelitian
ini
dilaksanakan
di
Laboratorium
Rekayasa
Proses
Pengolahan Pangan dan Hasil Pertanian dan Laboratorium Pangan dan Gizi, Program Studi Ilmu dan Teknologi Pangan, Fakultas Pertanian, Universitas Sebelas Maret, Surakarta; Laboratorium Pusat Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam UNS (Sub-Laboratorium Biologi) Universitas Sebelas Maret, Surakarta; dan Laboratorium Teknologi dan Rekayasa Proses Pengolahan Pangan, Program Studi Teknologi Pangan dan Hasil Pertanian, Fakultas Teknologi Pertanian, Universitas Gadjah Mada, Yogyakarta. Penelitian ini dilaksanakan pada bulan Januari sampai Agustus 2015. B. Bahan dan Alat 1. Bahan Bahan baku yang digunakan untuk aplikasi edible coating iota karaginan yaitu udang vannamei yang diperoleh dari Pasar Gede, Surakarta. Sedangkan bahan-bahan yang digunakan dalam pembuatan edible film iota karaginan dan larutan edible coating iota karaginan meliputi : a. Semi refined iota karaginan diperoleh dari PT. Galic Artabahari, Cikarang Barat, Bekasi, Jawa Barat dengan spesifikasi produk yaitu kadar air max 12%, kadar abu max 35%, pH 8-11, viskositas 20-30 cP, kekuatan gel 50-150 g/cm2, total plate count <10,000 cfu/g, yeast dan moulds <200 cfu/g. Warna krem sampai coklat muda, dapat larut dalam hot water 60oC, dan boiling point 85oC. b. Sorbitol pharmaceutical (ph) foodgrade, diperoleh dari Brata Chemical Laweyan, Surakarta. c. Gliserol pharmaceutical (ph) foodgrade, diperoleh dari Brata Chemical Laweyan, Surakarta.
34
35
d. Aquadest sebagai pelarut (solvent) dalam pembuatan larutan coating edible film, diperoleh dari Toko Kimia KMA, Surakarta. e. Minyak atsiri batang kayu manis, diperoleh dari supplier CV. Orizho Indonesia, Banguntapan, Bantul, Yogyakarta. Adapun bahan-bahan yang digunakan untuk analisis dalam penelitian ini antara lain : a. Analisis Water Vapor Transmission Rate (WVTR) pada edible film adalah larutan NaCl jenuh 27% (RH ±70%) dan silica gel. b. Analisis TPC (Total Plate Count) pada aplikasi edible coating adalah media PCA, larutan garam NaCl fisiologis, aquadest, dan alkohol 70% (teknik aseptis). c. Analisis pH pada aplikasi edible coating adalah aquadest, larutan buffer 4 dan larutan buffer 7. d. Analisis TVBN pada aplikasi edible coating adalah larutan TCA 7%, larutan NaOH 0,01 N, larutan HCl, indikator fenolftalein. 2. Alat Alat-alat yang digunakan dalam pembuatan larutan edible film antara lain adalah beaker glass, gelas ukur, pengaduk kaca, magnetic stirrer, IKA C-MAG HS7 (hot plate and stirrer), cabinet dryer, termometer, timbangan analitik, pipet volume, pro-pipet, plat plastik, dan stopwatch. Sedangkan alat-alat yang digunakan untuk analisis karakteristik fisik, mekanik, dan barrier edible film iota karaginan; dan analisis karakteristik fisik, kimia, dan mikrobiologi pada aplikasi edible coating iota karaginan terhadap udang kupas selama penyimpanan suhu dingin (4±2oC), dapat dilihat pada Tabel 3.1.
36
Tabel 3.1 Alat-Alat yang Digunakan dalam Penelitian No Analisis 1 Karakteristik fisik, mekanik, dan barrier edible film a. Ketebalan b. Tensile strength c. Elongasi d. Laju transmisi uap air 2
Karakteristik fisik, kimia, dan mikrobiologi pada aplikasi edible coating iota karaginan a. pH b. TPC
c. TVBN
Alat
Micrometer Krisbow 0,001 mm ZWICKI I 0.5 (universal testing machine) ZWICKI I 0.5 (universal testing machine) Cawan WVTR, desikator, timbangan analitik, stopwatch
pH-meter digital, beaker glass, mortar Tabung reaksi, mortar, pipet volume, pro-pipet, mikro pipet, blue tipe, hand tally counter, pembakar bunsen + spirtus, inkubator, cawan petridish, vortex, botol media, drying oven, autoclave, showcase, erlenmeyer, LAF Erlenmeyer, timbangan analitik, apparatus destilasi, labu destilasi, corong, blender, pengaduk, apparatus titrasi
C. Tahapan Penelitian Penelitian ini dibagi menjadi 2 tahapan yaitu penelitian pendahuluan dan penelitian utama. Penelitian pendahuluan yaitu formulasi plasticizer dalam pembuatan edible film iota karaginan, serta karakterisasi fisik, mekanik, dan barrier edible film iota karaginan. Sedangkan penelitian utama terdiri dari formulasi edible film iota karaginan dengan inkorporasi minyak atsiri kayu manis; karakterisasi fisik, mekanik, dan barrier edible film iota karaginan dengan inkorporasi minyak atsiri kayu manis; serta aplikasi edible coating iota karaginan pada udang kupas. Diagram alir penelitian secara lengkap dapat dilihat pada Gambar 3.1.
37
Semi-refined iota karaginan 2,0% (b/v)
Pembuatan edible film karaginan dengan variasi konsentrasi plasticizer sorbitol dan gliserol 0,5%; 1%; dan 1,5% (v/v)
Karakterisasi fisik, mekanik, barrier edible film: 1. Tensile strength 2. Elongasi 3. Ketebalan 4. Laju Transmisi Uap Air (WVTR) Edible film iota karaginan dengan plasticizer (sorbitol dan gliserol) formula konsentrasi terpilih Pembuatan edible film iota karaginan dari konsentrasi plasticizer terpilih dengan inkorporasi minyak atsiri kayu manis variasi konsentrasi 0,5%; 0,75%, dan 1% (v/v) Karakterisasi fisik, mekanik, barrier edible film: 1. Tensile strength 2. Elongasi 3. Ketebalan 4. Laju Transmisi Uap Air (WVTR)
Edible film iota karaginan dengan inkorporasi minyak atsiri kayu manis formula konsentrasi terpilih Aplikasi coating pada udang kupas pada penyimpanan dingin selama 8 hari Analisis : 1. Total Volatile Base Nitrogen (TVBN) 2. Total Plate Count (TPC) 3. pH Gambar 3.1 Diagram Alir Penelitian
38
1.
Penelitian
Pendahuluan
:
Penentuan
Konsentrasi
Plasticizer
(Sorbitol dan Gliserol) pada Pembuatan Edible Film Iota Karaginan Pada tahap ini dilakukan pembuatan edible film menggunakan semi-refined iota karaginan dan plasticizer sorbitol maupun gliserol. Berdasarkan hasil penelitian Giovani (2014), pada tahap pembuatan edible film menggunakan karaginan dengan tingkat konsentrasi 1%; 1,5%; 2% (b/v) dan penggunaan gliserol sebagai plasticizer sebanyak 1% (v/v) menunjukkan bahwa edible film dengan kekuatan renggang putus (tensile strength) tertinggi, nilai perpanjangan (elongation) terkecil, nilai ketebalan tertinggi (thickness), nilai laju transmisi uap air (water vapor transmission rate) terendah adalah pada konsentrasi karaginan 2% (b/v). Oleh karena itu, perlakuan konsentrasi karaginan 2% (b/v) inilah yang akan digunakan untuk penelitian ini. Pembuatan edible film ini mengikuti metode yang dilakukan oleh Giovani (2014) dengan modifikasi. Sebanyak 2 gram semi refined iota karaginan dimasukkan ke dalam beaker glass 250 ml, kemudian ditambahkan aquadest hingga 100 ml, diaduk secara manual dengan pengaduk kaca sampai homogen. Kemudian dipanaskan dengan hot plate sampai suhu 65oC (Hambleton et al., 2011; Fabra et al., 2009) dan diaduk selama 5 menit menggunakan magnetic stirrer. Setelah itu ditambahkan
plasticizer
(sorbitol
atau
gliserol)
dengan
variasi
konsentrasi 0,5%; 1%; 1,5% (v/v). Larutan terus diaduk dan dipanaskan sampai suhu 90oC (Karbowiak et al., 2007) selama 5 menit. Selanjutnya larutan dituang ke dalam cetakan plat plastik, apabila terdapat buih pada permukaan film dapat dihilangkan dengan spatula. Edible film pada cetakan didinginkan hingga memadat, kemudian dilakukan pengeringan dalam cabinet dryer pada suhu 60oC selama 12 jam. Edible film dilepaskan dari cetakan, dan disimpan dalam wadah tertutup berisi silica gel di bagian bawah wadah. Penyimpanan dilakukan selama 24 jam dalam wadah tertutup pada suhu ruang (±28oC) dan RH <50%. Selanjutnya dilakukan analisis sifat fisik, mekanik, barrier terhadap uap
39
air pada edible film iota karaginan, meliputi ketebalan, kuat tarik (tensile strength), persen elongasi, dan water vapor transmission rate (WVTR). Edible film dengan formula konsentrasi sorbitol maupun gliserol terbaik selanjutnya akan digunakan untuk penelitian utama tahap I yaitu penentuan konsentrasi minyak atsiri kayu manis yang diinkorporasi ke dalam edible film. Diagram alir pembuatan edible film iota karaginan dapat dilihat pada Gambar 3.2.
40
Semi-refined iota karaginan 2,0% (b/v) Aquadest
Sorbitol atau gliserol 0,5%; 1%; dan 1,5% (v/v)
Pelarutan hingga volume 100 mL
Pemanasan dan pengadukan sampai T =65oC Pengadukan (t = 5 menit) Pemanasan dan pengadukan sampai T = 90oC dan t = 5 menit Larutan homogen Larutan homogen dituang/dicetak (casting) ke dalam plat plastik ukuran 23 x 15 x 2 cm Penghilangan buih dan pendinginan Pengeringan pada suhu 60oC selama 12 jam
Lapisan film Edible film dipisahkan (peeling) dari plat plastik Edible film karaginan
Analisis : 1. Tensile strength 2. Elongasi 3. Ketebalan 4. Laju Transmisi Uap Air (WVTR)
Gambar 3.2 Diagram Alir Pembuatan Edible Film Iota Karaginan (Giovani, 2014 (dengan modifikasi))
41
2.
Penelitian Utama a. Formulasi dan Karakterisasi Edible Film Iota Karaginan dengan Inkorporasi Minyak Atsiri Kayu Manis Winarti (2013), menyatakan bahwa penambahan antimikroba ke dalam kemasan edible akan mempengaruhi sifat fisik bahan pengemas. Penambahan bahan antimikroba minyak atsiri akan memengaruhi kuat tarik. Adanya minyak atsiri dalam film akan mengubah kuat tarik dengan bertindak sebagai plasticizer yang meningkatkan fleksibilitas rantai polimer. Sebaliknya, perpanjangan putus (elongation at break) tidak berubah secara signifikan sejalan dengan tingkat konsentrasi minyak yang ditambahkan. Penambahan minyak atsiri yang bersifat hidrofobik akan meningkatkan interaksi antarmolekul dalam struktur matriks sehingga terjadi transfer uap air. Penelitian yang dilakukan oleh Ojagh et al. (2010), yaitu pembuatan edible film kitosan dengan inkorporasi minyak atsiri kayu manis dengan konsentrasi 0,4%; 0,8%; 1,5%; dan 2%, serta dilakukan penambahan Tween 80 pada tingkat 0,2% (v/v) dari minyak atsiri untuk membantu minyak atsiri larut dalam larutan pembentuk film. Dalam penelitiannya yang lain, Ojagh et al. (2010) juga menyatakan bahwa pada konsentrasi minyak atsiri <1,5% (v/v) tidak terdistribusi secara merata pada sampel sedangkan pada konsentrasi >1,5% memiliki viskositas yang sangat tinggi. Pada tahap penelitian ini, digunakan edible film dengan formulasi konsentrasi plasticizer (sorbitol dan gliserol) terbaik dari hasil penelitian pendahuluan. Konsentrasi minyak atsiri kayu manis dibuat variasi yaitu 0,5%; 0,75%, dan 1%. Selanjutnya hasil karakterisasi edible film iota karaginan dengan inkorporasi minyak atsiri kayu manis yang terbaik akan diaplikasikan pada udang kupas pada penyimpanan dingin. Diagram alir pembuatan edible film iota karaginan dengan inkorporasi minyak atsiri kayu manis dapat dilihat pada Gambar 3.3.
42
Semi-refined iota karaginan 2,0% (b/v)
Aquadest
Pelarutan hingga volume 100 mL
Pemanasan dan pengadukan sampai T =65oC Sorbitol atau gliserol formula terpilih
minyak atsiri kayu manis 0,5%; 0,75%; dan 1% (v/v)
Pengadukan (t = 5 menit)
Pemanasan dan pengadukan sampai T = 90oC dan t = 5 menit Pendinginan larutan T= 30oC dan pengadukan t = 5 menit
Larutan homogen
Larutan homogen dituang/dicetak (casting) ke dalam plat plastik ukuran 23 x 15 x 2 cm
Penghilangan buih dan pendinginan Pengeringan dengan cabinet dryer pada suhu 60oC selama 6 jam Lapisan film Edible film karaginan dipisahkan (peeling) dari plat plastik
Edible film karaginan dengan inkorporasi minyak atsiri kayu manis
Analisis : 1. Tensile strength 2. Elongasi 3. Ketebalan 4. Laju Transmisi Uap Air (WVTR)
Gambar 3.3 Diagram Alir Pembuatan Edible Film Iota Karaginan (Giovani, 2014 (dimodifikasi)) dengan Inkorporasi Minyak Atsiri Kayu Manis
43
b. Aplikasi Edible Coating Iota Karaginan pada Udang Kupas Selama Penyimpanan Formula terbaik dari tahap formulasi edible film iota karaginan kemudian digunakan sebagai pembuatan larutan edible film untuk aplikasi coating pada udang kupas yang disimpan pada suhu dingin. Aplikasi edible coating iota karaginan dan inkorporasi minyak atsiri kayu manis pada udang kupas dilakukan dengan metode dipping (pencelupan). Pada aplikasi terhadap udang kupas ini menggunakan 5 jenis formulasi sampel udang, dengan masing-masing terdiri dari 2 sampel dan 2 ulangan uji. C : kontrol (tanpa aplikasi edible coating) F1 : udang coating iota karaginan plasticizer sorbitol formula terpilih F2 : udang coating iota karaginan plasticizer gliserol formula terpilih F3 : udang coating iota karaginan plasticizer sorbitol dengan inkorporasi minyak atsiri kayu manis formula terpilih F4 : udang coating iota karaginan plasticizer gliserol dengan inkorporasi minyak atsiri kayu manis formula terpilih Udang segar dikupas cangkang kulitnya, dipisahkan kepala, ekor, dan kakinya. Udang yang telah dikupas selanjutnya dilakukan proses pencucian menggunakan aquadest steril. Larutan coating dipersiapkan sesuai formula terpilih, dengan cara pembuatan yang sama seperti pembuatan edible film hingga tahap larutan homogen tanpa pencetakan dan pengeringan (Gambar 3.4). Udang dicelupkan ke dalam larutan coating selama ± 5 detik dan ditiriskan, kemudian dikeringkan menggunakan udara hangat dari hair dryer (T = 40oC) selama ± 30 menit. Udang disimpan dalam pendingin showcase pada suhu dingin (4oC ± 2) selama 8 hari. Perubahan selama 8 hari penyimpanan kualitas udang diamati pada hari ke 0 dan 8. Analisis meliputi pH, TPC (Total Plate Count), dan Total Volatile Base Nitrogen (TVBN). Diagram alir aplikasi edible coating iota karaginan pada udang kupas dapat dilihat pada Gambar 3.5.
44
Semi-refined iota karaginan 2,0% (b/v)
Aquadest
Pelarutan hingga volume 100 mL Pemanasan dan pengadukan sampai T =65oC
Sorbitol atau gliserol formula terpilih
minyak atsiri kayu manis formula terpilih
Pengadukan (t = 5 menit)
Pemanasan dan pengadukan sampai T = 90oC dan t = 5 menit Pendinginan larutan T= 30oC dan pengadukan t = 5 menit
Larutan coating Gambar 3.4 Diagram Alir Pembuatan Larutan Edible Coating Iota Karaginan Udang
Pengupasan dan pembersihan udang
Pencucian dengan aquadest steril Pencelupan dalam larutan coating selama ±5 detik Penirisan dan pengeringan (T=40oC) selama 30 menit Penyimpanan pada suhu dingin (4 ± 2oC) selama 8 hari
Analisis : 1. Total Volatile Base Nitrogen (TVBN) 2. Total Plate Count (TPC) 3. pH
Gambar 3.5 Diagram Alir Aplikasi Edible Coating Iota Karaginan pada Udang Kupas pada Penyimpanan Dingin
45
D. Metode Analisis Metode analisis yang digunakan dapat dilihat pada Tabel 3.2. Tabel 3.2 Metode Analisis No 1.
3.
Analisis Karakterisasi edible film iota karaginan a. Ketebalan b. Laju Transmisi Uap Air (WVTR) c. Elongasi d. Kekuatan Renggang Putus Aplikasi edible coating iota karaginan pada udang kupas a. Total Plate Count b. Total Volatile Based Nitrogen c. pH
Metode
ASTM, 1983 Widyaningsih et al., 2012 ASTM, 1983 ASTM, 1983
Fardiaz, 1992; Latou et al., 2014 yang dimodifikasi SNI-01-4495-1998 (dalam Susanto, 2011) AOAC, 1995 dalam Rahayu, 2008
E. Rancangan Percobaan Rancangan percobaan yang akan digunakan dalam penelitian ini adalah Rancangan Acak Lengkap (RAL) dengan tahapan penelitian sebagai berikut : a. Penentuan konsentrasi plasticizer (sorbitol dan gliserol), menggunakan satu faktor yaitu variasi konsentrasi plasticizer 0,5%; 1,0%; 1,5% (v/v) dengan masing-masing 3 kali ulangan sampel dan 2 kali ulangan analisis.
46
Tabel 3.3 Rancangan Analisis Edible Film Iota Karaginan dan Sorbitol Ulangan Konsentrasi Sorbitol (v/v total) Sampel Analisis ISA1 ISA1-1 ISA1-2 ISA ISA2 ISA2-1 0,5% ISA2-2 ISA3 ISA3-1 ISA3-2 ISB1 ISB1-1 ISB1-2 ISB ISB2 ISB2-1 1,0% ISB2-2 ISB3 ISB3-1 ISB3-2 ISC1 ISC1-1 ISC1-2 ISC ISC2 ISC2-1 1,5% ISC2-2 ISC3 ISC3-1 ISC3-2 Tabel 3.4 Rancangan Analisis Edible Film Iota Karaginan dan Gliserol Ulangan Konsentrasi Gliserol (v/v total) Sampel Analisis IGA1 IGA1-1 IGA1-2 IGA IGA2 IGA2-1 0,5% IGA2-2 IGA3 IGA3-1 IGA3-2 IGB1 IGB1-1 IGB1-2 IGB IGB2 IGB2-1 1,0% IGB2-2 IGB3 IGB3-1 IGB3-2 IGC1 IGC1-1 IGC1-2 IGC IGC2 IGC2-1 1,5% IGC2-2 IGC3 IGC3-1 IGC3-2
47
b. Formulasi dan karakterisasi edible film dengan inkorporasi minyak atsiri kayu manis, menggunakan satu faktor yaitu variasi konsentrasi minyak atsiri kayu manis 0,5%; 0,75%; 1,0% (v/v) dengan masing-masing 3 kali ulangan sampel dan 2 kali ulangan analisis. Tabel 3.5 Rancangan Analisis Edible Film Iota Karaginan dan Sorbitol Formula Terpilih dengan Inkorporasi Minyak Atsiri Kayu Manis Ulangan Konsentrasi Minyak Atsiri Kayu Manis (v/v) Sampel Analisis ISKA1 ISKA1-1 ISKA1-2 ISKA ISKA2 ISKA2-1 0,5% ISKA2-2 ISKA3 ISKA3-1 ISKA3-2 ISKB1 ISKB1-1 ISKB1-2 ISKB ISKB2 ISKB2-1 0,75% ISKB2-2 ISKB3 ISKB3-1 ISKB3-2 ISKC1 ISKC1-1 ISKC1-2 ISKC ISKC2 ISKC2-1 1,0% ISKC2-2 ISKC3 ISKC3-1 ISKC3-2 Tabel 3.6 Rancangan Analisis Edible Film Iota Karaginan dan Gliserol Formula Terpilih dengan Inkorporasi Minyak Atsiri Kayu Manis Ulangan Konsentrasi Minyak Atsiri Kayu Manis (v/v) Sampel Analisis IGKA1 IGKA1-1 IGKA1-2 IGKA IGKA2 IGKA2-1 0,5% IGKA2-2 IGKA3 IGKA3-1 IGKA3-2 IGKB1 IGKB1-1 IGKB1-2 IGKB IGKB2 IGKB2-1 0,75% IGKB2-2 IGKB3 IGKB3-1 IGKB3-2
48
IGKC1 IGKC 1,0%
IGKC2 IGKC3
IGKC1-1 IGKC1-2 IGKC2-1 IGKC2-2 IGKC3-1 IGKC3-2
c. Aplikasi edible coating iota karaginan pada udang kupas menggunakan dua faktor yaitu variasi perlakuan/formulasi (tanpa coating, edible coating iota karaginan + sorbitol, edible coating iota karaginan + gliserol, edible coating iota karaginan + sorbitol dengan inkorporasi minyak atsiri kayu manis, edible coating iota karaginan + gliserol dengan inkorporasi minyak atsiri kayu manis) dan lama penyimpanan (hari ke-0 dan 8) dengan masing-masing 2 sampel untuk 2 kali ulangan analisis. Tabel 3.7 Rancangan Analisis Aplikasi Edible Coating Iota Karaginan pada Udang Kupas Lama Ulangan Perlakuan Penyimpanan Sampel Analisis (hari ke-) F1 0-1 F1 0-1,1 F1 0-1,2 0 F1 0-2 F1 0-2,1 F1 0-2,2 C (Kontrol) Non coating F1 8-1 F1 8-1,1 F1 8-1,2 8 F1 8-2 F1 8-2,1 F1 8-2,2 F2 0-1 F2 0-1,1 F2 0-1,2 0 F2 0-2 F2 0-2,1 F1 F2 0-2,2 (coating iota karaginan + F2 8-1 F2 8-1,1 sorbitol) F2 8-1,2 8 F2 8-2 F2 8-2,1 F2 8-2,2 F3 0-1 F3 0-1,1 F3 0-1,2 0 F3 0-2 F3 0-2,1 F2 F3 0-2,2 (coating iota karaginan + gliserol) F3 8-1 F3 8-1,1 8 F3 8-1,2 F3 8-2 F3 8-2,1
49
F3 8-2,2 F4 0-1 F3 (coating iota karaginan + sorbitol + minyak atsiri kayu manis)
0
F4 0-2 F4 8-1
8
F4 8-2 F5 0-1
F4 (coating iota karaginan + gliserol + minyak atsiri kayu manis)
0
F5 0-2 F5 8-1
8
F5 8-2
F4 0-1,1 F4 0-1,2 F4 0-2,1 F4 0-2,2 F4 8-1,1 F4 8-1,2 F4 8-2,1 F4 8-2,2 F5 0-1,1 F5 0-1,2 F5 0-2,1 F5 0-2,2 F5 8-1,1 F5 8-1,2 F5 8-2,1 F5 8-2,2
Data yang diperoleh dianalisis menggunakan one way ANOVA dengan software SPSS 16.0. Jika terdapat perbedaan, maka akan dilanjutkan dengan uji Duncan Multiple Range Test (DMRT) untuk mengetahui ada tidaknya perbedaan pada masing-masing sampel pada tingkat signifikansi α = 0,05.
