3 METODE PENELITIAN - repository.ipb.ac.id · menggunakan alat viscometer pada saat suhu larutan mencapai 75 oC. Pembacaan ... ketebalan dengan ketelitian 0,001 mm. Ketebalan sebuah

22

3 METODE PENELITIAN

3.1 Waktu dan Tempat

Penelitian ini dilaksanan pada bulan November 2010 hingga April 2011.

Bahan baku rumput laut Kappaphycus alvarezii berasal dari petani rumput laut di

Pulau Panjang Kabupaten Serang. Penelitian dilakukan di beberapa laboratorium

antara lain laboratorium program studi THP (Laboratorium Preservasi dan

Pengolahan Hasil Perairan, Laboratorium Mikrobiologi dan Biokimia Hasil

Perairan, Laboratorium Organoleptik serta Laboratorium Bahan Baku Hasil

Perairan), laboratorium program studi Ilmu Pangan (Laboratorium Pengolahan

dan Biokimia Pangan dan Gizi), Laboratorium Balai Pengujian Ekspor Impor

Jakarta dan Laboratorium Geologi Kuarter PPGL.

3.2 Bahan dan Alat

Bahan yang digunakan dalam penelitian ini terbagi menjadi tiga jenis,

yaitu bahan untuk ekstraksi karaginan, pembuatan edible film karaginan dan bahan

untuk analisis penurunan mutu udang kupas rebus. Bahan baku untuk ekstraksi

karaginan adalah rumput laut Kappaphycus alvarezii sebagai penghasil kappa

karaginan. Kappa karaginan yang dihasilkan dengan spesifikasi terbaik akan

digunakan sebagai bahan baku pembuatan edible film. Bahan pendukung yang

digunakan untuk ekstraksi karaginan meliputi KOH teknis dan isopropil alkohol

teknis, sedangkan bahan yang digunakan untuk karakterisasi karaginan adalah

BaCl2, H2O2, dan KCl. Pada tahap pembuatan edible film, bahan yang digunakan

adalah tepung karaginan dan gliserol. Bahan yang digunakan untuk analisis

penurunan mutu udang kupas rebus adalah score sheet, larutan TCA 7%, larutan

asam borat 4%, larutan K2CO3 jenuh, larutan HCl 1/70 N, larutan H2SO4 pekat,

akuades, NaOH, larutan asam borat 4%, indikator BCG-MR, larutan HCl 0,01 N

dan nutrien agar.

Alat yang digunakan dalam penelitian ini juga terbagi menjadi tiga

kelompok, yaitu alat yang digunakan untuk ekstraksi karaginan, pembuatan edible

film karaginan dan alat untuk analisis penurunan mutu udang kupas rebus.

Alat-alat yang digunakan dalam proses ekstraksi karaginan adalah timbangan,

23

wadah kaca, ember/baskom, kain saring, termometer, oven, dan kompor listrik;

sedangkan alat untuk karakterisasi karaginan adalah seperangkat alat uji kadar air

dan abu, rheoner, refluks, hot plate, magnetic stirer, erlenmeyer, timbangan,

cetakan silinder, dan termometer. Pembuatan edible film menggunakan alat-alat

antara lain adalah hot plate, magnetic stirer, cetakan kaca, dan oven; sedangkan

untuk karakterisasi edible film alat yang digunakan adalah jangka sorong. Alat

yang digunakan untuk analisis penurunan mutu udang kupas rebus adalah lemari

pendingin, cawan petri, seperangkat alat uji protein, pHmeter, timbangan, autoklaf

dan kompor listrik.

3.3 Tahapan Penelitian

Penelitian ini terdiri dari tiga tahap. Tahap pertama adalah tahap optimasi

ekstraksi kappa karaginan serta karakterisasi tepung karaginan yang dihasilkan.

Tahap kedua adalah pembuatan edible film dari tepung karaginan terbaik yang

dihasilkan pada tahap pertama, sedangkan tahap ketiga adalah aplikasi edible

coating karaginan untuk mempertahankan mutu udang kupas rebus.

Tahap 1. Optimasi ekstraksi karaginan

Ekstraksi karaginan dilakukan berdasarkan metode Sinurat et al. (2006)

yang telah dimodifikasi. Perlakuan yang diberikan untuk menentukan metode

ekstraksi karaginan adalah konsentrasi KOH dan lama ekstraksi. Parameter yang

digunakan untuk menentukan metode ekstraksi yang optimal adalah rendemen dan

viskositasnya. Pada tahap 1 akan diperoleh konsentrasi KOH dan lama ekstraksi

yang akan digunakan dalam proses ekstraksi karaginan sebagai bahan baku

pembuatan edible film. Sebelum digunakan dalam pembuatan edible film, tepung

karaginan dikarakterisasi terlebih dahulu untuk mengetahui sifat-sifatnya meliputi

rendemen, kekuatan gel (FMC 1977), viskositas (FMC 1977), kadar air (AOAC

1995), kadar abu (AOAC 1995), kadar abu tak larut asam (FMC 1977), dan kadar

sulfat (AOAC 1995). Diagram alir prosedur ekstraksi karaginan dapat dilihat pada

Gambar 5.

24

Gambar 5 Diagram alir prosedur ekstraksi karaginan (Sinurat et al.* 2006 yang

telah dimodifikasi).

Pencucian

Penepungan

Pengeringan

Pengendapan dengan IPA 1,5 x volume filtrat

Penyaringan

Ekstraksi dengan variasi konsentrasi KOH 0,5%; 1%* dan 1,5% (faktor A) dan variasi lama ekstraksi 1; 2* dan 3 jam (faktor B), perbandingan rumput

laut dan larutan KOH 1:40 pada suhu 90-95 oC

Residu

Filtrat

Tepung karaginan

Rumput laut kering

Uji: rendemen, viskositas

Perendaman dalam air 24 jam

Pengecilan ukuran

Tepung karaginan terbaik

Karakterisasi : kadar air, kadar abu, kadar abu tak larut asam, kekuatan gel, kadar sulfat

25

Tahap 2. Pembuatan edible film

Edible film yang dihasilkan dari tepung karaginan dengan konsentrasi

berbeda kemudian dianalisis untuk menentukan karakteristiknya. Pada tahap ini

akan didapatkan edible film dengan karakteristik terbaik untuk konsentrasi tepung

karaginan yang digunakan. Parameter yang diuji meliputi ketebalan menggunakan

alat jangka sorong, kuat tarik dan persen pemanjangan dengan testing machine

MPY (ASTM 1983), laju transmisi uap air dengan metode cawan (ASTM 1967)

dan struktur mikroskopis menggunakan scanning electron microscope (SEM).

Diagram alir pembuatan edible film dapat dilihat pada Gambar 6.

Gambar 6 Diagram alir pembuatan edible film (Cha et al.* 2002 yang telah dimodifikasi).

Larutkan dalam air suhu 80 oC dan dihomogenkan selama 30 menit

Penuangan pada plate

Pengeringan suhu 50 oC selama 8 jam

Penambahan plasticizer (gliserol) 0,75% dihomogenkan

Larutan homogen

Edible film

Tepung karaginan (0,5%; 1%*; 1,5%; 2%)

Uji : Ketebalan, kuat tarik, persen

pemanjangan, WVTR, SEM

26

Tahap 3. Aplikasi edible coating pada udang kupas rebus

Udang kupas rebus akan diaplikasikan menggunakan larutan karaginan

konsentrasi terbaik pada tahap 2 dengan cara pencelupan untuk melihat pengaruh

penggunaan larutan karaginan terhadap mutu udang kupas rebus yang disimpan

pada suhu dingin (2 oC). Sebelum dilakukan penelitian utama untuk melihat

pengaruh penggunaan coating karaginan terhadap mutu udang kupas rebus,

dilakukan penelitian pendahuluan untuk menentukan daya simpan udang kupas

rebus tanpa coating pada suhu dingin (2 oC). Udang kupas rebus tanpa coating

disimpan dalam lemari pendingin suhu 2 oC kemudian dilakukan pengamatan

TPC setiap 2 hari sekali untuk mengetahui jumlah bakteri udang selama

penyimpanan. Udang kupas rebus dikatakan busuk atau tidak dapat diterima lagi

jika jumlah bakterinya melebihi 5,0x104 kol/g (SNI 01-3458.1-2006). Lama

pengamatan dan selang pengamatan untuk penelitian utama ditentukan

berdasarkan daya simpan udang hingga mengalami kebusukan yang merupakan

hasil dari penelitian pendahuluan. Diagram alir prosedur aplikasi edible coating

pada udang kupas rebus dapat dilihat pada Gambar 7.

Gambar 7 Diagram alir prosedur aplikasi edible coating karaginan pada udang kupas rebus (Riyanto 2006 yang telah dimodifikasi).

Pencelupan dalam larutan karaginan 40 oC selama 5 detik

Pengamatan tiap 3 hari meliputi TPC, kadar air, pH, kadar protein, TVBN, organoleptik

Penyimpanan pada suhu dingin (4-6oC)

Udang kupas rebus

Penirisan hingga kering

27

3.4 Prosedur Analisis

Analisis yang dilakukan pada penelitian ini meliputi analisis kimia, fisika

dan mikrobiologi. Analisis kimia yang dilakukan terdiri dari kadar air, kadar abu,

viskositas, pH, kadar abu tak larut asam, kadar sulfat, kekuatan gel, kadar protein

dan TVBN. Analisis fisika yang dilakukan meliputi rendemen, ketebalan film,

persentase pemanjangan dan kuat tarik film serta laju transmisi uap air film;

sedangkan analisis mikrobiologi yang dilakukan adalah TPC.

3.4.1 Rendemen

Analisis rendemen dilakukan dengan cara membandingkan berat tepung

karaginan dengan berat rumput laut kering yang digunakan. Rendemen dihitung

berdasarkan rumus :

Rendemen (%) = Berat karaginan kering

Berat rumput laut kering x 100%

3.4.2 Kadar air (Metode Gravimetri, AOAC 1995)

Sampel karaginan yang telah berupa serbuk atau bahan yang telah

dihaluskan ditimbang sebanyak 1-2 gram dalam botol timbangan yang telah bersih

dan kering dan diketahui beratnya. Sampel kemudian dikeringkan dalam oven

pada suhu 105 oC selama waktu tertentu tergantung jenis bahannya. Untuk bahan-

bahan yang relatif kering seperti biji-bijian, kedelai, kacang-kacangan

memerlukan waktu 3-5 jam, sedangkan bahan-bahan basah memerlukan waktu

24 jam. Makin besar kandungan air dalam suatu bahan pangan makin lama waktu

pemanasan yang diperlukan. Pengeringan dilakukan selama 30 menit, kemudian

didinginkan dalam eksikator dan ditimbang; perlakuan ini diulangi sampai

tercapai berat konstan (selisih penimbangan berturut-turut kurang dari 0,2 mg).

Pengurangan berat merupakan banyaknya air dalam bahan yang dihitung dengan

rumus :

Kadar air(%) = Berat awal − akhirBerat sampel (g) X 100%

28

3.4.3 Kadar abu (Metode Gravimetri, AOAC 1995)

Analisis kadar abu dilakukan dengan cara memanaskan sampel hingga

menjadi abu menggunakan muffle furnace. Pertama-tama, krus porselen dengan

tutupnya dipijarkan dalam muffle furnace kemudian didinginkan dalam oven dan

dimasukkan ke dalam eksikator sampai dingin. Krus yang telah dingin ditimbang

untuk mengetahui berat krus kosong.

Sampel karaginan kering ditimbang dalam krus porselen yang telah

diketahui beratnya (kira-kira 2 gram), selanjutnya dipanaskan di atas kompor

listrik sehingga bahan menjadi arang. Kemudian dipijarkan dalam muffle suhu

600 oC selama 6 jam sampai menjadi abu berwarna keputih-putihan, biarkan

muffle sampai menunjukkan suhu kamar, kemudian baru dibuka tutupnya. Krus

didinginkan dengan cara dimasukkan ke dalam oven suhu 105 oC selalam 1 jam

kemudian dimasukkan ke dalam eksikator hingga dingin. Krus yang telah dingin

selanjutnya ditimbang. Kadar abu dihitung dengan rumus :

Kadar abu (% db)= Berat abu (g)

Berat sampel kering (g) x 100%

3.4.4 Kadar abu tak larut asam (FMC 1977)

Karaginan yang telah diabukan kemudian didihkan dengan 25 ml HCl

10% selama 5 menit. Bahan-bahan yang tidak terlarut disaring dengan kertas

saring tidak berabu (kertas saring Whatman 42). Kertas saring diabukan seperti

prosedur di atas lalu didinginkan dalam oven suhu 105 oC selama 1 jam kemudian

dimasukkan ke dalam esikator dan selanjutnya ditimbang. Kadar abu tak larut

asam dihitung dengan rumus :

Kadar abu tak larut asam (%) = Berat abu

Berat sampel x 100%

29

3.4.5 Kadar sulfat (AOAC 1995)

Karaginan sebanyak 1 gram dimasukkan kedalam labu erlenmeyer,

kemudian ditambahkan 50 ml HCl 0,2 N dan direfluks sampai mendidih selama 1

jam. Sebanyak 25 ml larutan H2O2 (1:10) ditambahkan dan direfluks selama 5 jam

sampai larutan menjadi jernih. Larutan yang diperoleh dipindahkan kedalam

gelas piala dan dipanaskan sampai mendidih, kemudian ditambahkan 10 mL

larutan BaCl2 (tetes demi tetes sambil diaduk) diatas penangas air selama 2 jam.

Endapan yang terbentuk disaring dengan kertas saring tak berabu dan dicuci

dengan aquades mendidih hingga bebas klorida. Perhitungan kadar sulfat adalah

sebagai berikut :

Kadar Sulfat (%) =P x BM SO4

BM BaSO4Berat sampel

x 100%

P = berat endapan BaSO4 (garam)

3.4.6 Viskositas (FMC 1977)

Larutan karaginan konsentrasi 1,5% dipanaskan dalam bak air mendidih

sambil diaduk secara teratur hingga mencapai suhu 75 oC. Viskositas diukur

menggunakan alat viscometer pada saat suhu larutan mencapai 75 oC. Pembacaan

dilakukan setelah 1 menit putaran penuh untuk spindel no 1. Viskositas yang

terukur mempunyai satuan poise (1 poise = 100 centipoise).

3.4.7 Kekuatan gel (FMC 1977)

Larutan panas dimasukkan kedalam cetakan berdiameter kira-kira 4 cm

dan dibiarkan pada suhu 10 oC selama 2 jam. Gel dalam cetakan dimasukkan

kedalam alat ukur (Rheoner RE-3305) sehingga plunger yang akan bersentuhan

dengan gel berada ditengahnya. Plunger diaktifkan dan dilakukan pengamatan.

30

3.4.8 Ketebalan film (ASTM 1983)

Ketebalan film diukur dengan jangka sorong yang mampu mengukur

ketebalan dengan ketelitian 0,001 mm. Ketebalan sebuah film diukur pada lima

tempat yang berbeda. Dari lima tempat tersebut kemudian di rata-rata.

3.4.9 Kuat tarik dan persen pemanjangan (ASTM 1983)

Daya rentang dan persen pemanjangan diukur dengan Testing Machine

MPY (tipe : PA-104-30, Ltd. Tokyo, Jepang). Daya rentang ditentukan

berdasarkan beban maksimum dan persen pemanjangan dihitung pada saat film

pecah atau sobek.

Kuat tarik kgf/cm2 = Gaya Luas

3.4.10 Laju transmisi uap air (ASTM 1967)

Laju transmisi uap air diukur dengan menggunakan water vapor

transmition rate tester bargerlahr metode cawan. Tutup cawan diletakkan

sedemikian rupa sehingga bagian yang beralur menghadap ke atas. Film

diletakkan ke dalam tutup cawan, lalu cincin karet diletakkan untuk sealing ke

dalam, ditutup hingga cincin tersebut menekan film.

Cawan ditimbang dengan ketelitian 0,0001 g kemudian diletakkan dalam

humidity chamber, ditutup lalu kipas angin dijalankan. Cawan ditimbang tiap hari

pada jam yang sama dan ditentukan pertambahan berat cawan. Nilai laju transmisi

uap air ditentukan dengan rumus :

WVTR g/m2/hari =g x 24t x a

3.4.11 TPC (Fardiaz 1993)

Uji mikrobiologis dilakukan dengan perhitungan jumlah mikroba yang ada

dalam sampel dengan pengenceran sesuai keperluan dan dilakukan secara duplo.

Campuran diambil sebanyak 1 ml dan dimasukkan ke dalam tabung berisi 9 ml

larutan garam 0,85% steril sehingga diperoleh pengenceran 10-2. Kemudian

dilakukan prosedur serupa untuk pengenceran 10-3 dan seterusnya hingga

31

pengenceran 10-5. Agar steril dimasukkan ke dalam cawan petri steril dan

dibiarkan membeku. Sebanyak 0,1 ml contoh yang telah diencerkan dipipet pada

permukaan agar tersebut. Contoh diratakan di atas permukaan medium agar

menggunakan batang gelas steril dan diinkubasi pada suhu 10 oC selama 5 hari.

Jumlah koloni dihitung berdasarkan rumus :

Jumlah Koloni (kol/g) =Koloni yang terhitung x 1

Faktor Pengenceran

3.4.12 Kadar protein (AOAC 1995)

Pengujian kadar protein dilakukan dalam tiga tahap, yaitu destruksi,

destilasi dan titrasi. Tahapan pengujian kadar protein adalah sebagai berikut :

a. Destruksi

Labu diletakkan pada alat pemanas dengan suhu 400 oC di dalam ruang asam.

Destruksi dilakukan hingga larutan menjadi bening (1-1,5 jam). Hasil

destruksi kemudian didinginkan dan diencerkan dengan akuades secara

perlahan hingga mencapai 100 ml.

b. Destilasi

Sebanyak 10 ml hasil dekstruksi dipipet dan dimasukkan ke dalam labu

destilasi. Ujung kondensor harus terendam di bawah larutan asam borat.

Tambahkan sampel hasil destruksi dengan 8-10 ml larutan NaOH kemudian

lakukan destilasi sampai berwarna hijau kebiruan.

c. Titrasi

Titrasi hasil destilasi menggunakan larutan HCl 0,01 N hingga larutan

berwarna merah muda. Kadar protein dihitung dengan rumus :

Kadar protein (%) = Kadar N x 6,25

3.4.13 Derajat keasaman (pH) (AOAC 1995)

Pengukuran pH dilakukan menggunakan pHmeter digital. Sebelum

digunakan, alat pHmeter dibilas dengan akuades dan dikeringkan dengan tisu.

Selanjutnya dikalibrasi menggunakan larutan buffer pH 4 lalu dicelupkan pada

buffer pH 7 dan dibiarkan sesaat hingga stabil.

32

3.4.14 TVBN (AOAC 1995)

Analisis TVBN dilakukan dengan menimbang sampel sebanyak 100 gram

dan ditambah dengan 300 ml larutan TCA 7% kemudian dihaluskan. Larutan

disaring dengan kertas saring hingga didapat filtrat jernih. Lakukan destilasi,

destilat ditampung dengan 15 ml HCl 0,01 M. Tambahkan beberapa tetes

indikator merah fenol ke dalam destilat kemudian dititrasi dengan NaOH 0,01 M

hingga berwarna merah muda.

3.4.15 Struktur mikroskopis menggunakan SEM (Toya et al. 1986)

Scanning electron microscope (SEM) merupakan mikroskop yang bekerja

dengan prinsip pancaran elektron diradiasi terhadap specimen. Sampel yang akan

diuji menggunakan SEM harus dalam keadaan kering, bisa ditempel pada

specimen holder dengan ukuran 8 mm, bebas dari kotoran dan tidak berminyak.

Specimen holder dibersihkan dengan hand blower untuk menghilangkan debu-

debu pengotor kemudian sampel ditempelkan. Spesimen selanjutnya diberi

lapisan tipis (coating) dari emas-paladium (Au : 80% dan Pd : 20%) dengan

menggunakan mesin ion sputter JFC-1100. Pemberian coating bertujuan agar

sampel atau spesimen yang akan dipotret menggunakan SEM dapat

menghantarkan listrik. Ketebalan coating adalah 400 Å. Spesimen yang telah

dicoating dimasukkan ke dalam specimen chamber pada mesin SEM untuk

dilakukan pemotretan.

3.4.16 Uji organoleptik (SNI 2006)

Pengujian organoleptik yang dilakukan adalah uji skoring menggunakan

30 orang panelis non standar. Pengujian dilakukan pada ruangan khusus

organoleptik yaitu Laboratorium Organoleptik program studi THP IPB. Sampel

yang akan diamati diberi kode sesuai dengan tabel kode contoh. Lembar

pengujian skoring mengacu pada lembar penilaian sensori udang kupas rebus

beku. Tiap panelis diminta untuk mengisi skor sampel yang diamati pada lembar

yang tersedia. Data yang diperoleh kemudian ditabulasi dan diurutkan dari besar

ke kecil untuk selanjutnya diuji menggunakan uji Krusskal Wallis.

33

3.5 Rancangan Percobaan dan Analisis Data

Penelitian tahap 1 dan 3 menggunakan metode eksperimental rancangan

acak lengkap (RAL) faktorial dengan dua faktor. Pada tahap 1, faktor A adalah

konsentrasi KOH 0,5%; 1% dan 1,5%, sedangkan faktor B adalah lama ekstraksi

1; 2 dan 3 jam. Masing-masing perlakuan diulang sebanyak tiga kali. Pada tahap

3, faktor A adalah aplikasi coating dan tanpa coating, sedangkan faktor B adalah

lama penyimpanan. Masing-masing perlakuan diulang sebanyak dua kali. Model

matematika rancangan acak lengkap (RAL) faktorial dapat dirumuskan sebagai

berikut :

Yijk = µ+ A1 + B1 + (AB)ij + Єijk

Keterangan : Yij = Nilai pengamatan dari faktor A taraf ke-i, faktor B taraf

ke-j dan ulangan ke-k

µ = Nilai tengah umum

Ai = Pengaruh utama faktor A pada taraf ke-i

Bj = Pengaruh utama faktor B pada taraf ke-j

Penelitian tahap 2 menggunakan metode eksperimental rancangan acak

lengkap dengan empat perlakuan dan masing-masing perlakuan diulang sebanyak

dua kali. Rancangan acak lengkap (RAL) dapat ditulis dalam model matematika

sebagai berikut:

Yij = µ + τi + Єij

Keterangan : Yij = Nilai pengamatan dari perlakuan ke-i dan ulangan ke-j

µ = Nilai tengah umum

τi = Pengaruh perlakuan ke-i

Єij = Pengaruh galat percobaan dari perlakuan ke-i dan ulangan ke-j

34

Data yang diperoleh dianalisis dengan analisis ragam untuk mengetahui

adanya pengaruh atau tidak dari masing-masing perlakuan pada tingkat

signifikansi 95%. Apabila ada pengaruh, maka dilanjutkan dengan uji jarak

Duncan (DMRT) untuk melihat perbedaan dari masing-masing perlakuan

(Sastrosupadi 2004).

Data organoleptik diolah menggunakan uji statistik non parametrik

Kruskal Wallis (Mattjik dan Sumertajaya 2006). Data yang diperoleh dari lembar

penilaian ditabulasi dan disusun mulai dari yang terkecil hingga yang terbesar

dan kemudian ditentukan peringkatnya masing-masing. Statistik uji yang

digunakan adalah :

H= 12

n+(n+1)+ Ri

2

ni - 3 (n+1)

H1= H

pembagi

Pembagi=1- ∑T

( n-1)( n+1) dengan T=(t-1)(t+1)

Keterangan :

n = jumlah data total

ni = banyaknya pengamatan pada perlakuan ke-i

Ri2 = jumlah peringkat dari perlakuan ke-i

T = banyaknya pengamatan seri dalam kelompok

H = simpangan baku

35

H1 = H terkoreksi

t = banyaknya pengamatan seri

Apabila data hasil uji Kruskal Wallis menunjukkan beda nyata, maka

dilanjutkan dengan uji lanjut perbandingan berganda (multiple comparison) untuk

mengetahui perbedaan antar perlakuan. Uji lanjut perbandingan berganda

(multiple comparison) dapat dirumuskan sebagai berikut :

|R − R > Zα

k (n + 1)6

Keterangan :

R = rata-rata ranking perlakuan ke-i

Rj = rata-rata ranking perlakuan ke-j

k = banyaknya ulangan

n = jumlah data total