Isolat protein adalah hasil ekstraksi dari bahan organik yang merupakan jenis protein tertentu yang relatif hampir tidak tercampur zat-zat lain sehingga sifat fungsionalnya lebih baik daripada bentuk protein lainnya. Sifat fungsional protein dipengaruhi oleh varietas bahan dan komposisi asam amino. Umumnya isolat protein terbuat dari kedelai, namun kacang hijau juga dapat diisolasi proteinnya karena kandungan proteinnya tinggi dan komposisi asam aminonya beragam. Perbedaan bahan baku dalam pembuatan isolat protein menyebabkan perbedaan sifat-sifat fungsional. Penelitian ini bertujuan untuk mendapatkan data sifat-sifat fungsional isolat protein kacang hijau varietas Sriti, Pasar dan Camar. Metode yang digunakan adalah metode deskriptif yang terdiri dari tiga perlakuan yaitu varietas kacang hijau Sriti, Pasar dan Camar serta ulangan sebanyak dua kali.
Hasil penelitian menunjukkan bahwa isolasi protein dari kacang hijau varietas Sriti menghasilkan kadar protein sebesar 96,39%, kadar air 4.28%, kadar abu 2.61%, kadar lemak 0.68%. Selain itu, daya serap lemak (402.93%), daya emulsi (25%), kapasitas busa (73%) dan stabilitas busanya (38.75%) paling besar jika dibandingkan isolat protein kacang hijau varietas Pasar dan Camar. Hal tersebut sangat berkontribusi terhadap kekenyalan sosis ayam, dikarenakan isolat protein bertindak sebagai emulsifier dalam pembuatan sosis ayam. Isolat protein kacang hijau varietas Pasar memiliki daya serap air (424.37%) dan daya jel yang paling tinggi sehingga dapat membentuk gel yang kuat pada konsentrasi 12.5% sedangkan IPKH varietas Sriti dan Camar tidak membentuk gel pada konsentrasi <12.5%. Isolat Protein Kacang Hijau varietas Sriti sangat cocok untuk diaplikasikan pada pengolahan sosis, es krim, cake dan whipped toppings.
Latar Belakang
Kacang hijau merupakan salah satu tanaman sumber protein yang penting di Indonesia. Pada tahun 2006, produksi kacang hijau di Indonesia mencapai 316.134 ton dan diperkirakan akan meningkat (Biro Pusat Statistik, 2007). Kacang hijau biasanya digunakan sebagai bahan dasar produk olahan seperti bubur, kue, roti dan produk olahan tradisional lainnya. Pemanfaatan lain dari kacang hijau adalah dengan mengolahnya menjadi isolat protein. Kacang hijau berpotensi untuk menghasilkan isolat protein karena kandungan proteinnya cukup tinggi yaitu sebesar 24% (Donath dan Spryt, (1936) dikutip Suprapto (1999)).
| |
Isolat protein merupakan sumber protein yang banyak diperlukan dalam industri pengolahan daging, susu, makanan bayi, konfeksioneri, saus dan lain-lain. Menurut data Biro Pusat Statistik (2000), kebutuhan impor industri pangan di Indonesia terhadap bahan isolat protein kedelai sampai bulan Agustus di tahun 2000 adalah 948.899 ton.
Isolat protein dapat dibuat dari berbagai kacang-kacangan. Umumnya digunakan kacang kedelai sebagai bahan baku dari pembuatan isolat protein. Menurut Wahyuni (2008), harga kedelai naik hampir sebesar 100% dengan kisaran harga Rp. 7000-10.000,00/kg. Kenaikan harga kedelai menyebabkan harga isolat protein kedelai dan harga makanan olahan berbasis kedelai juga meningkat. Hal tersebut menyebabkan daya beli masyarakat menurun dan timbulnya masalah kurang energi protein (KEP). Oleh karena itu, pemanfaatan kacang hijau sebagai bahan baku pembuatan isolat protein dapat memberikan alternatif bahan baku dan mengurangi ketergantungan impor isolat protein kedelai.
Menurut Suprapto (1999), kadar protein kacang hijau tidak sama antara varietas yang satu dengan yang lainnya, contohnya varietas Camar memiliki kandungan protein sebesar 25,77%, varietas Sriti memiliki kandungan protein sebesar 19,5% dan varietas yang dibeli di pasar (varietas Pasar) mengandung protein sebesar 22,62%. Protein kacang hijau terdiri dari berbagai asam amino penyusun yang berbeda. Kandungan dan posisi asam amino yang berbeda dalam suatu rantai protein mempengaruhi sifat-sifat fungsional protein yang bersangkutan.
Sifat-sifat fungsional yang berperan dalam sistem pangan adalah daya serap air, daya serap minyak, daya emulsi, gelasi, kapasitas busa, stabilitas busa dan lain-lain. Menurut Pomeranz (1985), sifat fungsional protein dipengaruhi oleh varietas bahan dan komposisi asam amino. Menurut Slamet dan Purawisastro (1979), kacang hijau memiliki kadar asam amino fenilalanin, triptophan dan lisin yang lebih tinggi dari pada kedelai. Fenilalanin dan triptophan merupakan asam amino yang bersifat non polar, sedangkan lisin termasuk dalam asam amino polar (Fennema, 1976). Gugus asam amino polar memberikan sifat hidrofilik bagi molekul protein. Sifat hidrofilik ini menyebabkan molekul protein mudah menyerap dan mengikat air. Walaupun demikian, protein-protein dengan kandungan asam amino non polar yang tinggi menampilkan daya ikat lemak dan aktivitas permukaan (kemampuan membentuk emulsi dan busa) yang baik. (Zayas, 1997 dikutip Suwarno, 2003). Gugus hidrofobik mempengaruhi sifat-sifat permukaan secara langsung, misalnya emulsifikasi, pembentukan buih dan pengikatan aroma (Muchtadi dan Budiatman, 1991).
Sifat fungsional sangat penting untuk diketahui karena mutu akhir hasil olahan pangan sangat dipengaruhi oleh sifat fungsional yang digunakan. Untuk hasil olahan yang berbeda membutuhkan sifat fungsional yang berbeda pula. Beberapa contoh sifat fungsional protein dalam makanan contohnya adalah : sifat viskoelastis dari wheat gluten, sifat koagulasi dari kasein dan sifat buih dari albumin telur. Walaupun demikian, tidak semua jenis protein memiliki semua keunggulan sifat fungsional.
Prospek penggunaan isolat protein sangat luas. Isolat protein kacang hijau dapat digunakan sebagai sumber protein untuk menekan harga jual, karena protein nabati lebih murah harganya daripada protein hewani. Penambahan isolat protein pada formulasi sosis berfungsi menggantikan sebagian protein larut garam dari daging, mengikat air dan minyak, menstabilkan emulsi, mempertahankan struktur produk dan menurunkan biaya produksi. Pengaruh sifat-sifat fungsional isolat protein dari beberapa varietas kacang hijau dalam membentuk mutu kekenyalan sosis, hingga saat ini belum banyak dikaji. Selain itu, sifat fungsional seperti apa yang dihasilkan isolat protein kacang hijau belum banyak diketahui. Oleh karena itu penelitian ini dilakukan untuk menjawab persoalan tersebut.
Identifikasi Masalah
Berdasarkan latar belakang di atas, maka dapat diidentifikasikan masalah sebagai berikut : “Apakah berbagai varietas kacang hijau (Sriti, Pasar dan Camar) yang memiliki kandungan protein dan asam amino yang berbeda akan menghasilkan isolat protein kacang hijau dengan sifat sifat fungsional (daya serap air, daya serap lemak, emulsifikasi, gelasi, kapasitas dan stabilitas busa) yang berbeda”.
Maksud dan Tujuan Penelitian
Maksud penelitian ini adalah untuk mengetahui sifat-sifat fungsional isolat protein kacang hijau varietas Sriti, Pasar dan Camar.
Tujuan penelitian ini adalah untuk mendapatkan data sifat-sifat fungsional isolat protein kacang hijau varietas Sriti, Pasar dan Camar.
Kegunaan Hasil Penelitian
Hasil penelitian ini diharapkan dapat memberikan informasi bagi industri pengolahan daging dan masyarakat mengenai sifat-sifat fungsional dari masing-masing isolat protein kacang hijau. Selain itu juga, penelitian ini berguna untuk meningkatkan nilai guna kacang hijau dan mengurangi ketergantungan akan isolat protein kedelai terutama dalam pembuatan sosis ayam.| |
Isolat Protein
Isolat protein adalah hasil ekstraksi dari suatu bahan organik yang merupakan jenis protein atau kelompok protein tertentu yang relatif hampir tidak tercampur zat-zat lain (Muchtadi dan Budiatman, 1991). Menurut Wolf (1975) dikutip Suwarno (2003), penggunaan protein kedelai dalam industri pangan dikelompokkan menjadi tiga bagian berdasarkan kandungan proteinnya, yaitu :
1. Tepung kedelai yang mengandung 50% protein dan memiliki karakteristik beany (langu).
2. Konsentrat protein kedelai yang mengandung protein ≥ 65%, masih mengandung serat serta dibuat dengan cara menghilangkan karbohidrat dari tepung kedelai bebas lemak dengan menggunakan alkohol.
3. Isolat protein kedelai yang mengandung protein ≥ 90%.
Dibandingkan dengan bentuk protein lainnya, isolat protein adalah bahan yang paling baik untuk produk pangan karena tingkat kemurniannya yang tinggi, secara ekonomi lebih murah, karakteristik sensorinya paling baik digunakan untuk bahan baku dalam formulasi produk pangan, karena tidak menghasilkan bau langu.
Pembuatan roti dengan penambahan isolat protein dapat meningkatkan kandungan protein roti yang dihasilkan (Adsule, 1989 dikutip Hendarti, 1996). Menurut USDEC (United States Dairy Export Council) (2006), penggunaan isolat protein pada produk daging dapat menurunkan biaya produksi dan berfungsi sebagai pembentuk gel, penahan air dan pengikat lemak, sehingga dihasilkan produk olahan daging dengan tekstur yang baik. Umumnya isolat protein dibuat dari kacang kedelai, namun kacang-kacangan lainnya seperti kacang hijau, kacang kecipir, kacang komak dan kacang tanah dapat digunakan sebagai bahan baku pembuatan isolat protein. Menurut Prabhavat (1990), isolat protein dapat diperoleh dari hasil samping pembuatan pati kacang hijau. Pada pembuatan pati dari kacang hijau, protein sebagai hasil samping dibuang bersama-sama dengan air pencuci pati. Limbah dari pembuatan pati tersebut dapat dimanfaatkan untuk menghasilkan isolat protein kacang hijau sebagai produk sampingan (Prabhavat, 1990).
Pembuatan Isolat Protein
Isolasi protein dari kacang hijau dimulai dengan pengecilan ukuran kacang hijau. Pada tahap pengecilan ukuran, biji akan pecah, sehingga keping biji terpisah dari lembaga. Setelah biji diperkecil ukurannya, dilakukan pemisahan kulit dengan cara perendaman. Kulit kacang hijau mengandung zat anti nutrisi, yaitu asam fitat. Asam fitat dapat dinonaktifkan dengan cara perendaman. Perendaman bertujuan untuk melarutkan lapisan gum yang merupakan zat perekat antara kulit dan kotiledon. Setelah lapisan gumnya larut, maka kulit akan terpisah dari biji (Rusnandar, 2004).. Lembaga yang memiliki berat lebih kecil dari keping biji akan mengapung pada saat perendaman. Selanjutnya dilakukan penirisan, sehingga kulit dan lembaga yang mengandung lemak akan terpisah dari keping biji yang masih mengandung protein, karbohidrat dan mineral.
Karbohidrat merupakan komponen terbesar dari keping biji, untuk memisahkan nya dari protein dilakukan penghancuran dengan menambahkan air. Protein, mineral, karbohidrat terlarut akan larut dalam air. Sedangkan karbohidrat tak terlarut akan terpisah dari ketiga komponen diatas pada saat pengendapan. Tahapan proses berikutnya adalah ekstraksi protein berdasarkan kelarutannya. Berdasarkan kelarutannya, protein digolongkan dalam beberapa kelompok yaitu :
1. Albumin, merupakan protein yang larut dalam air juga dalam larutan garam yang pekat. Albumin mudah terkoagulasi oleh air panas.
2. Globulin, merupakan protein yang tidak larut dalam air tetapi larut dalam larutan garam encer dan mengendap dalam konsentrasi garam tinggi. Globulin juga terkoagulasi oleh panas.
3. Glutelin, merupakan protein yang tidak larut dalam pelarut netral tetapi larut dalam larutan basa encer.
4. Prolamin, merupakan protein yang tidak larut dalam air maupun alkohol absolut, tetapi larut dalam alkohol 70 persen.
Proses ekstraksi dalam pengisolasian protein dilakukan dengan menggunakan empat jenis pelarut. Pada ekstraksi dengan menggunakan pelarut, terjadi pemisahan antara komponen yang mempunyai kelarutan lebih kecil dalam pelarut yang digunakan. Komponen yang larut dapat berupa cair maupun padat. Oleh karena itu ekstraksi dengan pelarut dapat dilakukan untuk ekstraksi komponen cair dalam sistem campuran cair-cair maupun cair-padat dan ekstraksi komponen padat-padat maupun padat-cair (leaching) (Suyitno dkk, 1989).
Ekstraksi tahap pertama dilakukan dengan menggunakan pelarut air, yang bertujuan untuk melarutkan albumin. Albumin yang terlarut harus dipisahkan dari komponen lainnya dengan jalan sentrifugasi. Sentrifugasi yang dilakukan pada kecepatan 2000 RPM selama 15 menit akan menghasilkan supernatan yang mengandung albumin dan residu yang mengandung protein lain yang tidak larut dalam air. Selanjutnya untuk mendapatkan globulin, maka residu tersebut dilarutkan dalam larutan garam encer (NaCl 5%). Globulin yang terlarut dalam larutan garam encer dipisahkan dari komponen lainnya dengan jalan sentrifugasi. Residu dilarutkan kembali dengan larutan basa (NaOH) dan pH diatur pada kisaran 7-9.
Glutelin yang larut dalam larutan basa encer dipisahkan dari komponen lainnya dengan jalan sentrifugasi. Residu dilarutkan kembali dengan alkohol 70% untuk melarutkan prolamin. Prolamin yang larut, dipisahkan kembali dengan sentrifus. Protein-protein yang didapat dari setiap tahap ekstraksi dicampurkan, sehingga didapat campuran protein total. Protein-protein tersebut selanjutnya diendapkan pada titik isoelektriknya yaitu pH dimana seluruh protein menggumpal.
Pada titik isoelektriknya muatan total masing-masing asam amino dalam protein sama dengan nol, artinya terjadi kesetimbangan antara gugus bermuatan positif dengan gugus bermuatan negatif. Interaksi elektrostatik antar asam amino akan maksimum karena muatan yang tidak sejenis cenderung untuk tarik menarik, fenomena ini dapat diamati dengan terjadinya penggumpalan protein (Suciono, 1995).
Protein yang sudah menggumpal harus dipisahkan dari pelarutnya dengan sentrifus. Endapan protein selanjutnya dicuci kembali untuk membersihkan kotoran dan membuang sisa-sisa polisakarida (Waggle dan Kolar, 1979).. Apabila diinginkan isolat protein yang netral (proteinat) maka endapan dinetralkan dengan NaOH (Waggle dan Kolar, 1979). Endapan protein yang didapat selanjutnya dikeringkan.
Pada proses pengeringan, terdapat resiko denaturasi protein dan reaksi pencoklatan Maillard, sehingga pengeringan dilakukan pada suhu rendah dengan freeze drier. Suciono (1995) menyebutkan bahwa prinsip kerja pengeringan ini adalah perubahan wujud air dari padat (es) menjadi uap pada suhu dan tekanan yang sangat rendah (-800C, 600 Pa). Isolat protein yang dihasilkan mengandung protein minimal sebesar 90% sebagaimana terlihat dalam Tabel 1.
Tabel 1. Komposisi Isolat Protein
Komponen | Jumlah (%) |
Protein | 96 |
Lemak | 0.1 |
Serat | 0.1 |
Abu | 3,5 |
Karbohidrat | 0,3 |
Sumber : Horan (1974) dikutip Muchtadi dan Budiatman (1991)
Faktor-Faktor Yang Berpengaruh Dalam Pembuatan Isolat Protein
Kemampuan ekstraksi protein dipengaruhi oleh beberapa faktor, antara lain : ukuran partikel, rasio pelarutan, suhu ekstraksi, agitasi dan pH (Kinsella, 1979 dikutip Sutandi, 2002). Semakin kecil ukuran partikelnya maka akan terbentuk bidang interfasial yang lebih luas antara fase padat dan fase cair dan jarak lintasan menjadi pendek untuk sudut terdifusi di dalam partikel sampai ke permukaannya.
Menurut penelitian Siregar (1974), rasio pelarutan memberikan pengaruh yang nyata terhadap rendemen protein. Siregar (1974) telah membuat isolat protein dengan membandingkan rasio pelarut dengan bahan sebesar 1:5, 1:10, 1:15 dan 1: 20. Hasil penelitian Siregar (1974) menunjukkan bahwa perbandingan bahan dengan larutan pengekstrak 1:20 menghasilkan rendemen protein yang paling tinggi, dikarenakan dapat memberikan kesempatan pada bahan untuk terdispersi sempurna dalam larutan pengekstrak.
Agitasi atau pengadukan bahan dalam proses ekstraksi bertujuan untuk meningkatkan difusi partikel dan mengurangi tahanan perpindahan massa pada permukaan partikel selama proses leaching. Suhu proses berpengaruh dalam ekstraksi, karena akan meningkatkan kelarutan. Di dalam proses leaching, koefisien difusi partikel akan naik dengan kenaikan suhu, sehingga kecepatan ekstraksi bertambah (Suyitno dkk, 1989).
Menurut Wolf (1970) dikutip Pudjiastuti (1984), penambahan larutan alkali dalam pembuatan isolat atau konsentrat protein dianjurkan hanya sampai pH 9. Ekstraksi dengan larutan alkali yang melebihi pH 9 akan menyebabkan denaturasi protein disamping menurunkan nilai gizi protein (Pudjiastuti, 1984). Menurut Cheftel, Cuq dan Lorrent (1985) pemilihan suasana basa sebagai pH selama ekstraksi berdasarkan pada kenyataan bahwa sebagian besar asam amino akan bermuatan negatif pada pH diatas titik isoelektrisnya, muatan yang sejenis cenderung untuk tolak menolak, hal ini menyebabkan minimumnya interaksi antara residu-residu asam-asam amino yang berarti kelarutan protein akan meningkat.
Sifat Fungsional Isolat Protein
Cheftel dkk (1985) mendefinisikan, sifat fungsional suatu komponen pangan sebagai sifat-sifat di luar sifat nutrisi yang memengaruhi kegunaan suatu komponen dalam bahan pangan. Sifat fungsional protein tergolong dalam tiga kelompok, yaitu :
1. Sifat hidrasi, yang berhubungan dengan interaksi protein-air seperti daya ikat air, kebasahan, swelling, daya lekat, kekentalan dan kelarutan.
2. Sifat yang berhubungan dengan interaksi protein-protein, seperti pembentukan gel, pengendapan dan pembentukan serat-serat protein.
3. Sifat-sifat permukaan seperti tegangan permukaan, emulsifikasi dan pembentuk an buih.
Sifat fungsional protein dipengaruhi oleh karakteristik intrinsik (fisiko-kimia) dan pengolahan. Karakteristik intrinsik meliputi komposisi asam amino, ukuran molekul, konformasi serta ikatan-ikatan molekul yang satu dengan yang lain, sedangkan faktor pengolahan meliputi pemilihan varietas, cara ekstraksi, suhu pengeringan, pH, kadar bahan pengotor dan kondisi penyimpanan.
Kandungan dan letak asam amino yang berbeda dalam suatu rantai polipeptida memengaruhi sifat-sifat fungsional protein yang bersangkutan. Proporsi yang tinggi dari gugus apolar mempengaruhi interaksi antar peptida, kelarutan dan aktifitas permukaan. Gugus hidrofobik mempengaruhi sifat-sifat permukaan secara langsung, misalnya emulsifikasi, pembentukan buih dan pengikatan aroma (Muchtadi dan Budiatman, 1991).
Sifat fungsional sangat penting untuk diketahui karena mutu akhir hasil olahan pangan sangat dipengaruhi oleh sifat fungsional yang digunakan. Untuk hasil olahan yang berbeda membutuhkan sifat fungsional yang berbeda pula. Beberapa contoh sifat fungsional protein dalam makanan contohnya adalah : sifat viskoelastis dari wheat gluten, sifat koagulasi dari kasein dan sifat buih dari albumin telur. Walaupun demikian, tidak semua jenis protein memiliki semua keunggulan sifat fungsional. Beberapa sifat fungsional protein kedelai dalam sistem pangan dapat dilihat pada Tabel 2.
Tabel 2. Sifat Fungsional Protein Kedelai Dalam Berbagai Produk Makanan
Sifat fungsional | Fungsi | System makanan | Tipe protein |
Kelarutan | Solvatasi protein tergantung pH | Minuman | T, K. I |
Penyerapan dan pengikatan air | Ikatan hidrogen dari H2O | Produk daging, sosis roti, cake | T, K |
Kekentalan | Pengentalan, pengikatan air | Sup, gravy | T, K, I |
Gelast | Pembentukan dan pengendapan matriks protein | Produk daging, tahu | K, I |
Kohesi-adhesi | Bahan pengikat | Daging, sosis, roti, produk-produk pasta (mie, macaroni) | T, K, I |
Elastisitas | Ikatan disulfide | Produk daging, roti-rotian | I |
Emulsifikasi | Pembentukan dan stabilisasi emulsi lemak | Sosis, bologna, sup, cake | T, K, I |
Penyerapan lemak | Pengikatan lemak | Produk daging, sosis | T, K, I |
Pengikat flavor | Penyerapan | Daging buatan, roti-rotian | K, I |
Busa | Pembentukan film yang stabil untuk mengikat gas | Whipped topping, angel cake | I |
Pengontrol warna | Pemucatan lipoksidase | Roti | T |
Keterangan : T = Tepung kedelai
K = Konsentrat protein kedelai
I = Isolat protein kedelai
Sumber : Kinsella (1979) dikutip Hudaya dan Marsetio (2006)
Meskipun protein ditambahkan ke dalam makanan dalam jumlah yang relatif sedikit, protein ini dapat memengaruhi secara bermakna terhadap beberapa sifat fisika makanan (Man, 1997). Menurut Hermansson (1973) dalam Man (1997), bahwa penambahan 4% isolat protein kedelai ke dalam daging yang diproses memengaruhi secara berarti terhadap kekokohan yang diukur dengan gaya ekstruksi, kerja kompresi dan dengan uji sensori.
Daya Serap Air
Daya serap air adalah jumlah air yang terperangkap di dalam matriks protein pada kondisi tertentu. Daya serap air berhubungan dengan jumlah gugus asam amino polar yang terdapat dalam molekul protein. Gugus asam amino polar, seperti hidroksil, amino, karboksil dan sulfihidril memberikan sifat hidrofiilik bagi molekul protein. Sifat hidrofilik ini menyebabkan molekul protein mudah menyerap dan mengikat air.
Pengikatan air bergantung pada komposisi dan konformasi molekul-molekul protein. Interaksi-interaksi antara molekul air dan grup-grup hidrofilik dari rantai samping protein terjadi melalui ikatan hidrogen. Faktor-faktor lingkungan seperti pH, suhu dan kekuatan ion dapat berpengaruh terhadap kemampuan penyerapan air karena dapat menyebabkan adanya perubahan konformasi dan polaritas molekul protein (Hutton dan Campbell, 1981 dikutip Suwarno, 2003).
Kemampuan protein untuk menyerap dan menahan air berperan dalam teksturisasi produk pangan. Semakin besar air yang diserap, semakin baik tekstur dan mouthfeel dari bahan pangan. Protein yang mengikat air dapat membentuk struktur dengan molekul protein lain melalui ikatan nonkovalen selama proses pengolahan makanan.
Daya Serap Lemak
Kemampuan protein untuk menyerap dan menahan lemak dipengaruhi oleh sumber protein, ukuran partikel protein, kondisi proses pengolahan, zat tambahan lain, suhu dan derajat denaturasi protein. Ukuran partikel dan tekstur yang lebih halus, lebih seragam dan lebih porus menyebabkan isolat protein lebih mudah menyerap dan mengikat minyak. Partikel yang berukuran kecil mampu menyerap minyak 65-130% dari berat keringnya. Denaturasi protein dapat meningkatkan kemampuan protein untuk mengikat lemak. Sruktur protein akan terbuka sehingga memaparkan asam-asam amino yang bersifat non polar.
Ikatan yang ikut berperan dalam interaksi protein lipid adalah ikatan hidrofobik, elektrostatik, ikatan hidrogen dan ikatan non kovalen. Ikatan hidrofobik penting dalam stabilitas kompleks protein-lipid. Interaksi antara protein dan anion asam lemak dapat mengubah struktur protein dengan cara menurunkan ikatan hidrofobik intra molekul. Kemampuan penyerapan minyak atau lemak tergantung pada struktur protein. Struktur yang bersifat lipofilik disebabkan olehh kandungan cabang protein non polar yang lebih dominan, sehingga berkontribusi terhadap menigkatnya daya serap minyak (Lin et al., 1974 dikutip Suwarno, 2003).
Daya Emulsi
Daya emulsi didefinisikan sebagai kemampuan protein untuk membantu terbentuknya emulsi dan menstabilkan emulsi yang terbentuk. Sifat fungsional protein yang diperlukan dalam produk pangan berbeda-beda, tergantung pada jenis pangannya sendiri. Dalam produk susu, sifat emulsi sangat penting, sehingga bahan pengganti susu harus memiliki sifat fungsional yang sesuai seperti kapasitas emulsi, warna, mouthfeel, flavour dan kelarutan. Sedangkan pada produk daging ataupun daging sintetis, sifat fungsional yang dibutuhkan adalah daya ikat air, daya ikat lemak, kapasitas dan stabilitas emulsi. Zat pengemulsi berfungsi untuk meningkatkan kestabilan emulsi yang terbentuk, karena bentuk molekulnya yang mempunyai sisi polar dan juga sisi non polar sehingga dapat berikatan dengan cairan polar maupun non polar. Dengan demikian pengemulsi dapat mencegah terpisahnya fase terdispersi dan fase pendispersi (Winarno, 1997).
Beberapa faktor yang memengaruhi stabilitas emulsi antara lain tegangan permukaan diantara dua fase, karakteristik film penyerap diantara dua fase, besarnya muatan pada globula, perbandingan antara ukuran dan permukaan dengan volume globula, perbandingan berat dengan volume fase terdispersi dan pendispersi, serta viskositas fase terdispersi (Morr, 1981 dikutip Suwarno, 2003). Menurut Zayas (1997) dikutip Suwarno (2003), kapasitas dan stabilitas emulsi meningkat dengan meningkatnya konsentrasi protein.
Perubahan suhu yang tidak menentu selama penyimpanan menjadi penyebab emulsi menjadi tidak stabil. Suhu rendah merupakan faktor penting dalam pembentukan emulsi yang stabil. Meningkatnya suhu dapat menyebabkan emulsi menjadi tidak stabil dikarenakan adanya peningkatan energi panas yang menyebabkan penurunan viskositas dan kekakuan permukaan.
Kapasitas dan Stabilitas Busa
Busa merupakan struktur terdispersi dimana cairan koloid seperti larutan protein bertindak sebagai medium pendispersi dan gas sebagai fase terdispersi. Busa bahan pangan merupakan sistem yang sangat kompleks yang terdiri dari campuran gas, cairan, padatan dan surfaktan. Kemampuan membentuk busa dipengaruhi oleh sumber protein alami, metode dan suhu selama proses, suhu, pH, konsentrasi protein, waktu pembusaan serta metode pembusaan. Pada pH mendekati titik isoelektris, terjadi interaksi elektrostatik maksimal sehingga daya busa meningkat. Kemampuan pembusaan meningkat jika konsentrasi protein meningkat dikarenakan meningkatnya ketebalan lapisan film pada interfasial (Zayas, 1997 dikutip Suwarno, 2003).
Pembentukan busa terdiri dari tiga tahapan, yaitu :
1. Protein globuler yang larut berdifusi ke fase udara atau air, terkonsentrasi dan tegangan permukaan menurun
2. Protein membuka dengan orientasi molekul polar
3. Polipeptida berinteraksi membentuk film.
Foam inhibitor adalah bahan yang tidak larut dan dapat menganggu kestabilan film protein. Foam inhibitor seperti lemak, garam dan gula dapat mengganggu kapasitas dan stabilitas busa dengan melemahkan interaksi protein-protein. Menurut Sikorski (2002), konsentrat whey protein yang mengandung residu lemak 4-7% memiliki daya busa yang lebih rendah dibandingkan dengan isolat protein bebas lemak.
Gelasi
Menurut Kinsella dan Damodaran (1982) dikutip Suwarno (2003) gelasi merupakan sifat hidrasi yang dipengaruhi oleh konsentrasi protein, pH dan panas. Kekeruhan gel akan meningkat dengan meningkatnya konsentrasi protein dan pada konsentrasi protein yang lebih rendah, gel dapat terbentuk jika waktu pemanasan lebih lama. Gel adalah agregat akibat interaksi antara polimer-polimer dan polimer-pelarut, dimana gaya tarik menarik dan tolak-menolak seimbang sehingga terbentuk matriks yang dapat menarik air dalam jumlah besar.
Mekanisme pembentukan gel karena pemanasan terjadi dalam dua tahap, yaitu tahap asosiasi dan agregasi yang mengakibatkan terbentuknya formasi gel di bawah kondisi yang sesuai. Suhu gelasi tergantung pada karakter protein di dalam sistem. Waktu dan suhu pemanasan untuk terbentuknya gel umumnya menurun dengan meningkatnya konsentrasi protein. Peningkatan suhu juga akan meningkatkan kekeruhan gel (Schmidt, 1980 dikutip Suwarno, 2003). Pembentukan gel protein merupakan hasil dari interaksi-interaksi intermolekuler yang menghasilkan jaringan tiga dimensi serat-serat protein. Dalam suatu gel, cairan mencegah matriks tiga dimensi melipat dan matriks mencegah cairan keluar. Gel-gel dibentuk saat protein-protein membuka sebagian, mengembangkan segmen-segmen polipeptida terurai yang berinteraksi pad titik-titik spesifik untuk membentuk jaringan ikatan silang tiga dimensi.
Kacang Hijau
Kacang hijau merupakan salah satu tanaman Leguminosae yang cukup penting di Indonesia. Posisinya menduduki tempat ketiga dari tanaman kacang-kacangan di Indonesia, setelah kedelai dan kacang tanah (Suprapto, 1999). Kacang hijau termasuk dalam divisi Spermatophyta, subdivisi Angiospermae, kelas Dicotyledoneae, ordo Rosales, famili Papilionaceae, genus Vigna dan spesies Vigna radiata atau Phaseolus radiatus (Suprapto, 1999). Biji kacang hijau lebih kecil dibandingkan biji kacang-kacangan lainnya. Warna bijinya kebanyakan hijau kusam atau hijau mengilap, beberapa ada yang berwarna kuning.
Secara umum biji kacang hijau terdiri dari tiga bagian, yaitu: kulit biji, endosperma dan lembaga. Kulit biji berfungsi untuk melindungi biji dari kekeringan, kerusakan fisik, mekanis dan serangan kapang atau serangga. Endosperma merupakan bagian yang mengandung cadangan makanan untuk pertumbuhan lembaga. Komposisi nilai gizi biji kacang hijau (tiap 100 gram) dapat dilihat pada Tabel 3.
Tabel 3. Nilai Gizi Biji Kacang Hijau
Komposisi | Jumlah |
Kalori (kal) | 345 |
Protein (g) | 22,2 |
Lemak (g) | 1,2 |
Karbohidrat (g) | 62,9 |
Kalsium (mg) | 125 |
Fosfor (mg) | 320 |
Besi (mg) | 6,7 |
Vitamin A (IU) | 157 |
Vitamin B1 (mg) | 0,64 |
Vitamin C (mg) | 6 |
Air (g) | 10 |
Sumber : Suprapto (1999)
Kacang hijau merupakan sumber protein, vitamin (terutama B1) dan mineral yang penting bagi manusia. Vitamin B1 adalah bagian dari koenzim yang berperan penting dalam oksidasi karbohidrat untuk diubah menjadi energi. Apabila vitamin B1 tidak tersedia dalam tubuh, maka proses pemecahan karbohidrat terhambat, sehingga menyebabkan turunnya ketahanan tubuh terhadap penyakit infeksi, gangguan proses pencernaan makanan dan terhambatnya pertumbuhan.
Seperti kacang-kacangan umumnya, protein kacang hijau hanya sedikit mengandung asam amino belerang (metionin dan sistein) namun kaya akan asam amino lisin (Tabel 4). Walaupun demikian, konsumsi kacang dapat digabung dengan sumber protein lain seperti beras, wijen, daging, susu atau bahan-bahan lain yang dapat meningkatkan mutunya. Bila dibandingkan dengan kacang kedelai, kacang hijau mempunyai kandungan lemak yang jauh lebih kecil (1,2%) dari kedelai (sekitar 18%) (Kay, 1979). Kandungan lemak kacang hijau tergantung dari varietas, asal lokasi, iklim dan kondisi lingkungan. Selain lemak, terdapat juga asam fitat yang merupakan zat antigizi. Asam fitat yang terdapat pada kulit biji kacang hijau dapat diatasi dengan cara perendaman, pemasakan, perkecambahan dan fermentasi (Rusnandar, 2004).
Tabel 4. Kandungan Asam Amino Biji Kacang Hijau
Jenis Asam Amino | Kandungan (%) |
Alanin | 4,15 |
Arginin | 4,44 |
Asam Aspartat | 12,10 |
Asam Glutamat | 17,00 |
Glisin | 4,03 |
Histidin | 4,05 |
Isoleusin | 6,95 |
Leusin | 12,90 |
Lisin | 7,94 |
Metionin | 0,84 |
Fenilalanin | 7,07 |
Prolin | 4,72 |
Serin | 5,35 |
Treonin | 4,50 |
Triptofan | 1,35 |
Tirosin | 3,86 |
Valin | 8,23 |
Sumber : Suprapto (1999)
Pemanfaatan Kacang Hijau
Kacang hijau merupakan sumber protein, vitamin dan mineral yang penting bagi manusia. Kandungan gizinya cukup baik karena mengandung vitamin (terutama vitamin B1), protein, lemak, dan karbohidrat. Kacang hijau biasanya digunakan sebagai bahan dasar produk olahan seperti minuman kesehatan, bubur, kue, roti dan produk olahan tradisional lainnya. Sebagai sumber protein, kacang hijau dapat dimanfaatkan lebih lanjut dalam pembuatan isolat protein. Protein dapat diisolasi dari kacang hijau dengan cara mengekstrak protein dalam medium pengekstrak, penghilangan bahan yang tidak larut dengan separasi, pengendapan, pencucian dan pengeringan isolat (Waggle dan Kolar, 1979). Prospek penggunaan isolat protein sangat luas, bukan hanya untuk campuran tetapi juga sebagai bahan utama dalam industri makanan. Isolat protein berfungsi sebagai protein suplement, bahan pengikat dan pengemulsi dalam produk-produk sosis, meatless ham, dan meatless hot dog (Waggle dan Kolar, 1979).
Aplikasi Isolat Protein Kacang Hijau Dalam Pembuatan Sosis Ayam
Kacang hijau memiliki kadar asam amino polar dan asam amino non polar yang lebih tinggi dari pada kedelai (Tabel 5) (Slamet dan Purawisastro, 1979). Fenilalanin dan triptophan merupakan asam amino yang bersifat non polar, sedangkan lisin termasuk dalam asam amino polar (Fennema, 1976).
Tabel 5. Kandungan Asam Amino Kacang Hijau dan Kedelai (miligram/gram)
Sumber Protein | Fenilalanin | Triptophan | Lysin |
Kacang Hijau | 55 | 12,6 | 65,5 |
Kedelai | 49,4 | 11,5 | 56,5 |
Sumber : Slamet dan Purawisastro (1979)
Berdasarkan pada tabel diatas, protein yang diisolasi dari kacang hijau akan memiliki kemampuan untuk mengikat lemak lebih baik dibandingkan dengan isolat protein kedelai. Kemampuan untuk mengikat lemak berperan penting dalam pembuatan sosis. Pengikatan lemak oleh protein berfungsi untuk mengurangi kehilangan sari daging karena pemasakan dan menjaga stabilitas emulsinya. Hal ini disebabkan protein dapat terdenaturasi oleh panas membentuk lapisan tipis pada permukaan bahan untuk menghalangi penetrasi minyak yang berlebihan. Sifat ini menguntungkan pada produk sosis, terutama saat penggorengan. Sifat ini memungkinkan sosis yang digoreng dapat matang tanpa memiliki kandungan minyak yang berlebihan, tetapi citarasa yang lezat dari minyak tetap dipertahankan (Siswanto, 1998).
Pada pembuatan sosis digunakan bahan pengikat yang berfungsi sebagai pembentuk adonan yang stabil dan kompak. Bahan pengikat dapat dibedakan menjadi bahan pengikat kimiawi (misalnya garam-garam polifosfat) dan bahan pengikat natural. Bahan pengikat natural dibedakan menjadi bahan pengikat hewani (misalnya tepung ikan atau susu skim) dan bahan pengikat nabati (misalnya tepung kedelai atau isolat protein kedelai).
Bahan pengikat adalah material bukan daging yang dapat meningkatkan daya ikat air daging dan emulsifikasi lemak. Penambahan bahan pengikat adalah untuk meningkatkan water binding adonan sosis sehingga dapat mengurangi penyusutan selama pengolahan, memperbaiki daya emulsi protein daging, membentuk tekstur sehingga produk memiliki bidang sayatan yang lebih sempurna dan mengurangi biaya produksi (Kramlich, 1971 dalam Soeparno, 1994).
Isolat protein merupakan bahan pengikat dan emulsifier yang dapat meningkatkan kandungan gizi sosis ayam yang dibuat. Hal ini disebabkan karena isolat protein mengandung asam amino essensial dalam kualitas dan jumlah yang tinggi. Protein kacang hijau memiliki kelarutan yang tinggi dalam air dan larutan garam encer. Hal ini menunjukkan bahwa, protein kacang hijau digolongkan sebagai globulin. Sifat protein globulin yang dapat larut dalam larutan garam encer ini bersesuaian sifat protein miosin pada daging. Protein yang larut dalam garam mempunyai peranan yang sangat besar dalam pembentukan emulsi, pembentukan gel dan proses koagulasi. Hal ini yang menyebabkan protein larut garam lebih efektif sebagai bahan pengemulsi dibanding protein larut air.
Pembuatan Sosis Ayam
Sosis merupakan salah satu produk olahan daging yang banyak digemari oleh masyarakat. Jenis sosis yang banyak terdapat di pasaran adalah sosis ayam, sosis sapi, sosis ikan. Sosis ayam adalah produk olahan daging yang berbahan dasar daging ayam. Daging ayam yang digunakan berasal dari ayam jenis ras (ayam pedaging).
Pada sosis ayam, daging yang digunakan tidak diberi perlakuan curing. Proses curing sendiri merupakan perendaman daging selama 1 – 6 jam dalam bahan-bahan tertentu, dalam hal ini bahan yang digunakan adalah campuran garam dapur, gula tebu dan garam sendawa (Setiasih dan Miranti, 2006). Proses curing ini biasanya hanya dilakukan pada daging sapi untuk mempertahankan warna merah dari dagi sapi tersebut.
Proses pembuatan sosis ayam dimulai dengan persiapan dan penanganan bahan baku yang digunakan. Daging ayam yang telah dibersihkan ditimbang dan digiling dengan menggunakan mesin penggiling. Tujuan dari proses penggilingan ini adalah untuk mendapatkan daging giling yang mempunyai komposisi daging dan lemak yang merata (Soehparno, 1988 dikutip Ridwan 2007). Tahapan berikutnya adalah pembuatan emulsi yang terbuat dari isolat protein kacang hijau, air dan minyak. Daging ayam yang telah digiling kemudian dicampur dengan dengan emulsi, tepung tapioka, bumbu penyedap, garam phosphat dan serpihan es. Serpihan es yang ditambahkan bertujuan untuk menghindari denaturasi protein selama proses pencampuran. Suhu pencampuran yang terlalu tinggi akan menyebabkan denaturasi protein yang akan mengakibatkan daya ikat air berkurang sehingga sistem emulsi menjadi tidak stabil.
Pengisian ke dalam selonsong merupakan tahapan lanjutan dalam pembuatan sosis setelah tahap pencampuran. Menurut Soeparno (1994), selongsong yang digunakan untuk membungkus dan membentuk sosis ada dua jenis, yaitu selongsong alami dan selongsong buatan. Selongsong alami berasal dari saluran pencernaan ternak, misalnya babi, sapi, dan domba. Selongsong buatan terdiri dari empat kelompok, yaitu selulosa, kolagen yang dapat dimakan, kolagen yang tidak dapat dimakan dan plastik (Kramlich, 1971 dalam Soeparno, 1994).
Selongsong yang telah diisi adonan selanjutnya diikat agar pada saat perebusan, adonan tetap berada di dalam selonsong. Proses perebusan dilakukan pada suhu 1000C selama 30 menit. Perebusan bertujuan untuk mengkoagulasikan atau supaya protein dalam sosis menjadi terdenaturasi dan terbentuk tekstur yang padat. Selain itu, tujuan dari perebusan ini adalah untuk membersihkan permukaan sosis dari kotoran, mengefektifkan perubahan warna, menimbulkan citarasa dan flavor, membunuh mikroorganisme, memperpanjang daya tahan simpan sosis serta mengubah tekstur dan keempukan sosis. Proses selanjutnya adalah pendinginan dengan cara menyemprotkan air dingin pada sosis sampai diperoleh suhu yang sama dengan suhu ruangan. Pendinginan bertujuan untuk mencegah overcooking. Selanjutnya sosis dikemas dan disimpan pada suhu -5o - 20oC. Kerangka Pikiran
Isolat protein merupakan bentuk protein yang hampir bebas dari karbohidrat, serat dan lemak dengan kadar protein ≥ 90%, sehingga sifat fungsionalnya jauh lebih baik daripada bentuk protein lainnya (Wolf, 1970 dikutip Suwarno 2003). Umumnya isolat protein dibuat dari kacang-kacangan, khususnya kedelai. Isolat protein juga dapat dibuat dari kacang hijau. Kacang hijau memiliki kadar asam amino fenilalanin (55 mg/g protein), triptophan (12.5 mg/g protein) dan lisin (65.5 mg/g protein) yang lebih tinggi jumlahnya dari pada kedelai (Slamet dan Purawisastro, 1979).
Sifat fungsional suatu protein sangat ditentukan oleh varietas bahan, komposisi asam amino protein, struktur protein, cara ekstraksi dan suhu pengeringan. Menurut hasil penelitan Kasim dan Djunainah (1993), kacang hijau varietas Camar memiliki kadar protein sebesar 25,77% sedangkan varietas Sriti memiliki kadar protein sebesar 19,5%. Asam amino yang terkandung dalam kacang hijau varietas Camar, kemungkinan lebih tinggi jumlahnya dibandingkan varietas Sriti. Isolat protein yang berbahan dasar kacang hijau varietas Camar, kemungkinan memiliki sifat fungsional yang berbeda dengan isolat protein yang berbahan dasar kacang hijau varietas Sriti.
Sifat-sifat fungsional protein yang berperan dalam pengolahan makanan adalah daya serap air, daya serap minyak, daya emulsi, pembentukan gel, kapasitas busa, stabilitas busa dan lain-lain. Menurut Pomeranz (1985), daya serap air dipengaruhi gugus amino pada rantai samping protein. Gugus asam amino polar memberikan sifat hidrofiilik bagi molekul protein. Sifat hidrofilik ini menyebabkan molekul protein mudah menyerap dan mengikat air. Kemampuan protein untuk menyerap dan menahan air berperan dalam teksturisasi produk pangan Semakin besar air yang diserap, semakin baik tekstur dan mouthfeel dari bahan pangan. Menurut penelitian Suwarno (2003), daya serap air berpengaruh terhadap daya gelasi. Semakin banyak air yang diikat oleh molekul protein, maka gel yang terbentuk lebih kuat. Hal ini disebabkan karena cairan mencegah matriks tiga dimensi dari collapsing.
Protein dengan kandungan asam amino nonpolar yang tinggi akan menampilkan daya ikat lemak dan aktivitas permukaan (kemampuan membentuk emulsi dan busa) yang baik. (Zayas, 1997 dikutip Suwarno, 2003). Isolat protein merupakan emulsifier yang berfungsi untuk meningkatkan kestabilan emulsi yang terbentuk. Hal ini disebabkan oleh bentuk molekulnya yang mempunyai sisi polar dan juga sisi non polar sehingga dapat berikatan dengan cairan polar maupun non polar. Dengan demikian pengemulsi dapat mencegah terpisahnya fase terdispersi dan fase pendispersi (Winarno, 1997). Semakin tinggi daya emulsi suatu protein, maka daya serap lemaknya semakin baik. Hal ini disebabkan karena gugus non polar sangat mudah berikatan dengan lemak, sehingga citarasa yang diikat oleh lemak dapat lebih dipertahankan.
Perbedaan jumlah gugus asam amino polar dan non polar yang terkandung dalam isolat protein akan memengaruhi sifat-sifat fungsionalnya. Semakin besar kadar proteinnya, maka kandungan gugus asam amino polar dan non polar akan semakin besar. Apabila kandungan gugus asam amino polar lebih besar jumlahnya dibandingkan dengan gugus non polar, profil sifat fungsional yang dihasilkan adalah daya serap air dan gelasi yang tinggi, namun daya serap lemak, daya emulsi, kapasitas busa dan stabilitas busanya akan menurun. Sebaliknya, kandungan gugus polar yang lebih tinggi jumlahnya akan menghasilkan profil daya serap lemak, daya emulsi, kapasitas dan stabilitas busa yang tinggi, namun daya serap air dan gelasinya rendah..
Percobaan pendahuluan dilakukan dalam tiga tahap. Diawali dengan menganalisis kadar protein kacang hijau varietas Pasar (varietas yang dibeli di pasar) dengan menggunakan metode Kjeldahl. Berdasarkan metode tersebut kacang hijau varietas Pasar memiliki kadar protein sebesar 22,62%. Tahapan selanjutnya adalah pembuatan isolat protein dengan kacang hijau varietas Pasar sebagai bahan dasarnya.
Menurut penelitian Suwarno (2003), pembuatan isolat protein kacang komak dengan metode konvensional menghasilkan isolat dengan kadar protein sebesar 86,19%. Isolat protein memilki kadar protein ≥ 90%, sehingga isolat protein komak tidak memenuhi standar dan produk tersebut termasuk pada golongan konsentrat protein (kadar protein 65-89%). Walaupun demikian Sukarti (1988) menggunakan prosedur Osborne dalam pembuatan isolat protein jagung dan dihasilkan isolat protein jagung dengan kadar protein sebesar 96,71%. Oleh karena itu, pada penelitian ini digunakan metode modifikasi yang dilakukan oleh Sukarti (1988).
Pada pembuatan isolat protein, suhu berperan dalam kelarutan protein, karena akan meningkatkan kelarutan. Di dalam proses leaching, koefisien difusi partikel akan naik dengan kenaikan suhu, sehingga kecepatan ekstraksi bertambah (Suyitno dkk, 1989). Menurut Lopez, Guzman dan Falomir (1994), suhu ekstraksi yang digunakan pada pembuatan isolat protein dari kacang-kacangan maksimal 80oC. Walaupun demikian, Sutandi (2002) menggunakan suhu 40oC dalam ekstraksi protein dari biji saga.
Berdasarkan hal tersebut, pembuatan isolat protein kacang hijau melibatkan tiga suhu ekstraksi, yaitu 40oC, 60oC dan 80oC. Berdasarkan hasil percobaan, didapati bahwa isolat protein kacang hijau dengan suhu ekstraksi 40oC memiliki warna kuning-coklat dengan kadar protein 91,11%, isolat protein kacang hijau dengan suhu ekstraksi 60oC memiliki warna krem dan kadar proteinnya 97,49% serta isolat protein kacang hijau dengan suhu ekstraksi 80oC memiliki warna hijau-coklat dengan kadar protein sebesar 75,147%.
Isolat protein kacang hijau yang didapat, dihitung rendemennya. Rendemen isolat protein kacang hijau dengan suhu ekstraksi 40oC, 60oC dan 80oC adalah 10,02%, 17,43% dan 4,5%. Hasil yang diperoleh menunjukkan bahwa isolat protein yang dibuat dari suhu ekstraksi 60oC, memiliki kandungan protein dan rendemen yang paling tinggi. Hasil percobaan pendahuluan dapat dilihat pada Lampiran 1. Berdasarkan hasil percobaan tersebut, maka pada penelitian utama akan digunakan kacang hijau varietas Sriti, Pasar, Camar dan suhu ekstraksi 60oC dalam pembuatan isolat protein kacang hijau.
Hipotesis
Berdasarkan kerangka pemikiran tersebut dapat disusun hipotesis sebagai berikut : “Salah satu varietas kacang hijau yang dicoba akan menghasilkan isolat protein dengan karakteristik sifat fungsional tertentu”.Waktu dan Tempat Percobaan
Percobaan pendahuluan telah dilakukan pada bulan Mei-Juni 2007, sedangkan percobaan utama dilaksanakan pada bulan April 2008. Penelitian dilakukan di Laboratorium Kimia Pangan Jurusan Teknologi Industri Pangan Fakultas Teknologi Industri Pertanian, Laboratorium Biokimia, Jurusan Kimia, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Padjadjaran dan Laboratorium Kimia Organik, Jurusan Farmasi, Fakultas Farmasi, Institut Teknologi Bandung.
Bahan dan Alat Percobaan
Bahan–bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah kacang hijau, akuades, garam, NaOH 2N, etanol 70%, HCl 2N, daging ayam, tepung tapioka, minyak, bumbu penyedap, serpihan es, garam phosphat, isolat protein kacang hijau dan selonsong sosis. Bahan–bahan yang digunakan dalam analisis kimia antara lain akuades, larutan asam sulfat pekat, NaOH, CuSO4. 5H2O, larutan asam borat dan indikator metilen blue.
Alat–alat yang digunakan adalah baskom, mortar, blender, beaker glass, volume pipet, pipet tetes, termometer, timbangan, neraca analitis, sentrifus, pH meter, stopwatch, gelas ukur, hot magnetic stirer, spatula, botol kaca, freeze drier, lap, lemari es, labu Kjeldahl 100 ml, alat destilasi lengkap dengan erlenmeyer penampung dan buret 25-50 ml, lemari es,botol penyimpanan, mixer, sosis filler dan kompor.
| |
Metode Penelitian
Metode Penelitian yang digunakan adalah metode deskriptif dengan dua ulangan. Sampel berupa kacang hijau varietas Sriti, Pasar dan Camar diolah menjadi isolat protein kacang hijau. Masing-masing isolat protein yang didapatkan selanjutnya dianalisis kadar proteinnya dengan menggunakan metode mikro Kjeldahl dan sifat-sifat fungsionalnya, kemudian diaplikasikan pada sosis ayam. Sosis ayam yang dihasilkan dibandingkan kekenyalannya dengan menggunakan uji hedonik. Analisis sifat sifat fungsional yang diteliti meliputi analisis daya serap air, daya serap lemak, emulsifikasi, gelasi, kapasitas dan stabilitas busa.
Pelaksanaan Percobaan
4.4.1 Percobaan Pendahuluan
Percobaan pendahuluan diawali menganalisis kadar protein kacang hijau yang akan digunakan sebagai bahan baku pembuatan isolat protein dengan menggunakan perhitungan kadar protein metode Kjeldahl. Tahapan selanjutnya adalah pembuatan isolat protein kacang hijau dengan berbagai suhu ekstraksi, yaitu 40oC, 60oC dan 80oC. Isolat protein yang didapat dari masing-masing perlakuan dianalisis kadar proteinnya dengan menggunakan perhitungan kadar protein metode Mikro Kjeldahl.
4.4.2 Percobaan Utama
Pelaksanaan percobaan dilakukan dalam dua tahap yaitu :
1) Pembuatan Isolat Protein Kacang Hijau
Percobaan utama diawali dengan pembuatan isolat protein yang berbahan dasar kacang hijau varietas Sriti, Pasar dan Camar. Isolat protein kacang hijau yang dihasilkan selanjutnya dianalisis sifat-sifat fungsionalnya (Lampiran 2). Prosedur pembuatan isolat protein kacang hijau adalah sebagai berikut :
1. Penumbukan kasar, dilakukan menggunakan mortar. Tahap ini bertujuan untuk memperkecil ukuran biji kacang hijau.
2. Perendaman, dilakukan selama dua jam menggunakan air. Tahap ini bertujuan untuk mempermudah pemisahan lembaga dan kulit serta menurunkan kadar asam fitat yang terdapat dalam biji.
3. Penirisan, bertujuan untuk menghilangkan keping biji dari air kotor, kulit dan lembaga.
4. Penambahan air dan penghancuran, menggunakan akuades dengan per bandingan 1:8, kemudian dihancurkan dengan menggunakan blender.
5. Pemisahan pati, dilakukan dengan menggunakan sentrifus pada kecepatan 2000 RPM selama 15 menit.
6. Ekstraksi tahap pertama, dilakukan selama satu jam pada suhu 60oC. Pelarut yang digunakan adalah akuades, tujuannya untuk melarutkan albumin. Albumin yang terlarut dipisahkan dengan menggunakan sentrifus pada kecepatan 2000 RPM selama 15 menit.
7. Ekstraksi tahap kedua, dilakukan selama satu jam pada suhu 60oC. Pelarut yang digunakan adalah larutan NaCl 5%, tujuannya untuk melarutkan globulin. Globulin yang terlarut dipisahkan dengan menggunakan sentrifus pada kecepatan 2000 RPM selama 15 menit.
8. Ekstraksi tahap ketiga, dilakukan selama satu jam pada suhu 60oC. Pelarut yang digunakan adalah larutan NaOH 0,5 N, tujuannya untuk melarutkan glutelin. Glutelin yang terlarut dipisahkan dengan menggunakan sentrifus pada kecepatan 2000 RPM selama 15 menit.
9. Ekstraksi tahap keempat, dilakukan selama satu jam pada suhu 60oC. Pelarut yang digunakan adalah larutan etanol 70%, tujuannya untuk melarutkan prolamin. Prolamin yang terlarut dipisahkan dengan menggunakan sentrifus pada kecepatan 2000 RPM selama 15 menit.
10. Supernatan dari masing-masing tahapan ekstraksi dikumpulkan dalam beaker glass.
11. Pengendapan total supernatan, menggunakan HCl 2N hingga mencapai pH 4,5.
12. Sentrifugasi, dilakukan selama 15 menit pada kecepatan 2000 RPM, tujuannya untuk memisahkan residu dari supernatannya.
13. Netralisasi, dilakukan dengan menambahkan air dan NaOH 0,5 N sampai larutan protein mencapai pH 7.
14. Pengeringan, menggunakan freeze drier, bertujuan untuk mendapatkan isolat protein kering. Diagram proses pembuatan isolat protein kacang hijau dapat dilihat pada Gambar 1.
2) Pembuatan Sosis Ayam
Isolat protein kacang hijau yang dihasilkan, selanjutnya digunakan sebagai bahan pengikat dalam pembuatan sosis ayam. Prosedur pembuatan sosis ayam adalah sebagai berikut :
1. Penyiapan bahan baku yang meliputi pencucian daging ayam sebagai bahan baku dan penimbangan bahan baku (daging ayam, isolat protein kacang hijau), tepung tapioka dan bahan tambahan (minyak, garam tripoliposfat. bumbu penyedap, serpihan es dan air) serta pembuatan emulsi antara isolat protein kacang hijau, minyak dan air (1:4:1) dengan menggunakan pengocok atau mixer.
2. Penggilingan daging, bertujuan untuk memperoleh daging yang halus dan seragam ukurannya.
3. Pencampuran bahan baku yang telah digiling dengan garam tripolifosfat dan setengah bagian serpihan es. Setelah tercampur merata, dilakukan pengocokan dengan menambahkan emulsi, tepung kacang hijau dan bumbu.
4. Pengisian adonan sosis dalam selonsong sosis.
5. Pemasakan yang dilakukan pada suhu air mendidih 75-1000C selama 20–30 menit sampai sosis benar-benar matang dengan sempurna.
6. Pendinginan sosis setelah pemasakan dengan cara penyemprotan dengan air dingin. Pendinginan bertujuan untuk menurunkan temperatur internal sosis juga untuk menghilangkan abu dan resin yang menempel pada permukaan selonsong serta mempermudah pengelupasan selonsong yang tidak dapat dimakan.
7. Pengemasan sosis dalam plastik dan disimpan pada suhu refrigerator. Kriteria Pengamatan
Variabel yang diamati meliputi :
1. Sifat kimia isolat protein yang diamati adalah kadar protein metode Mikro Kjeldahl (Lampiran 6) (Sudarmadji, Haryono dan Suhardi, 1989).
2. Sifat-sifat fungsional isolat protein, yaitu :
a. Daya serap air (Widowati, Wijaya dan Yulianti, 1998)
b. Daya Serap Lemak (Widowati dkk, 1998)
c. Daya Emulsi (Franzen dan Kinsella, 1976)
d. Kekuatan Gel (Widowati dkk, 1998)
3. Kapasitas dan Stabilitas Busa (Vani dan Zayas, 1995 dalam Chove, Grandison dan Lewis, 2006)
4. Analisis kekenyalan dari sosis ayam yang dihasilkan dengan menggunakan uji hedonik (Soekarto, 1985).
Pengamatan penunjang : kadar air (Metode Thermogravimetri), kadar abu (Metode Kering) dan kadar lemak (Metode Soxhlet) (Sudarmadji dkk, 1989).5.1 Kadar Protein
Pembuatan isolat protein kacang hijau (IPKH), menghasilkan kadar protein yang berbeda (Lampiran 8). Grafik kadar protein (b.k) isolat protein kacang hijau tersaji pada Gambar 3. Grafik kadar protein IPKH varietas Sriti, Pasar (varietas yang dibeli di pasar) dan Camar menunjukkan bahwa kadar protein tertinggi dimiliki oleh IPKH varietas Sriti (96.39 %), diikuti oleh IPKH varietas Camar (95.64 %) dan IPKH varietas Pasar (94.93 %). Metode pengisolasian protein yang digunakan pada penelitian ini merupakan modifikasi dari prosedur Osborne yang dilakukan oleh Sukarti (1988). Metode lain yang dapat digunakan pada pengisolasian protein adalah metode konvensional yang mengacu pada penelitian yang dilakukan oleh Waggle dan Kolar (1979).
|
Tingginya kadar protein masing-masing isolat protein kacang hijau menunjukkan metode pengisolasian protein yang dimodifikasi dari penelitian Sukarti (1988) sudah memadai untuk membuat isolat protein dalam skala besar selain itu juga isolat protein kacang hijau varietas Sriti, Pasar dan Camar telah memenuhi syarat sebagai isolat protein karena kadar proteinnya telah melebih batas minimum yaitu ≥ 90%.
Berdasarkan basis kering, kadar protein IPKH varietas Sriti lebih tinggi dibandingkan IPKH varietas Pasar dan Camar. Perbedaan kadar protein kemungkinan disebabkan tidak semua protein dapat terekstrak dalam pelarut dan masih tertinggal dalam residu. Protein yang tidak ikut terekstrak kemungkinan terikat dalam bentuk glikoprotein atau memiliki titik isoelektris yang berbeda sehingga tidak semua protein dapat mengendap pada pH yang sama.
5.2.1 Daya Serap Air
Daya serap air berhubungan dengan jumlah gugus asam amino polar yang terdapat dalam molekul protein.Daya serap air tertinggi dimiliki oleh IPKH varietas Pasar (424,57%) diikuti oleh IPKH varietas Camar (345,94 %) dan Sriti (217.60 %). Menurut Sathe dan Salunkhe (1982) dikutip Sukarti (1988), daya serap air untuk beberapa biji-bijian berkisar antara 2.28 sampai 4.01 ml tiap gram protein (228 sampai 401%). Dengan demikian isolat protein dari beberapa varietas kacang hijau memiliki daya serap air yang hampir sama dengan biji-bijian lain.
Kemampuan protein dalam mengikat air dipengaruhi oleh kandungan gugus polar yang terdapat pada rantai protein. Kedelai mengandung asam amino treonin (41.3 mg/g protein) dan tirosin (32.3 mg/g protein) yang lebih besar jumlahnya dibandingkan dengan kacang hijau (Slamet dan Purawisastro, 1979). Asam-asam amino tersebut merupakan jenis asam amino polar, yang mudah berikatan dengan air melalui ikatan hidrogen dan menyebabkan daya serap air dan kekuatan jelnya meningkat seiring dengan meningkatnya kadar protein. Menurut penelitian Fleming et al. (1974) dalam Liu (1997), daya serap air isolat protein kedelai adalah 6.25 mg/g atau 625% sedangkan daya serap air isolat protein kacang hijau lebih kecil yaitu 424.57%.
Daya serap air isolat protein kacang hijau menurun seiring dengan meningkatnya kadar protein yang terkandung di dalamnya. Perbedaan yang terjadi kemungkinan disebabkan oleh perbedaan komposisi gugus asam amino polar yang terkandung antara masing-masing varietas kacang hijau. Isolat protein yang memiliki gugus polar paling banyak akan menyerap air lebih banyak pula dibandingkan dengan protein yang memiliki lebih banyak gugus non polar. Isolat protein kacang hijau varietas Pasar, kemungkinan memiliki gugus polar lebih banyak dibandingkan dengan isolat lainnya, khususnya IPKH varietas Sriti.
Kemampuan menyerap air ini berkaitan dengan adanya gugus-gugus polar, seperti hidroksil, amino, karboksil dan sulfihidril yang menyebabkan protein bersifat hidrofilik yang dapat membentuk ikatan hidrogen dengan air. Faktor-faktor lingkungan seperti pH, suhu dan kekuatan ion dapat berpengaruh terhadap kemampuan penyerapan air karena dapat menyebabkan adanya perubahan konformasi dan polaritas molekul protein (Hutton dan Campbell, 1981 dikutip Suwarno, 2003).
5.2.1 Daya Serap Lemak
Kemampuan penyerapan isolat protein kacang hijau terhadap minyak ternyata berbeda-beda (Lampiran 10). Data yang dihasilkan dari pengukuran daya serap lemak (Gambar 6) adalah sekitar 215.21 % sampai 402.93 %. Daya Serap lemak tertinggi dimiliki oleh IPKH varietas Sriti (402.93 %) dan terendah oleh IPKH varietas Pasar (215.21%).
Berdasarkan penelitian Suwarno (2003), diketahui bahwa daya serap lemak isolat protein kedelai komersial adalah 300% sedangkan daya serap lemak isolat protein kacang hijau varietas Sriti mencapai 402.93%. Berdasarkan penelitian Slamet dan Purawisastro (1979), kacang hijau memiliki kadar asam amino fenilalanin (55 mg/g protein) dan triptophan (12.5 mg/g protein) lebih besar dari pada kedelai sehingga daya serap lemak isolat protein kacang hijau lebih besar dibandingkan dengan isolat protein kedelai.Daya serap lemak masing-masing IPKH sebanding dengan kadar proteinnya namun berbanding terbalik dengan daya serap airnya. Fenomena ini sejalan dengan pernyataan Lin, Humbert dan Sosulski (1974), bahwa kemampuan penyerapan lemak disebabkan struktur yang bersifat lipofilik yaitu mengandung gugus non polar yang dominan dibandingkan dengan gugus polar. Semakin banyak gugus non polar yang dimiliki protein berarti semakin rendah sifat hidrofiliknya dan semakin besar kemampuannya untuk mengikat lemak. Oleh karena itu, terdapat kemungkinan bahwa isolat protein kacang hijau varietas Sriti memiliki gugus non polar lebih banyak dan gugus polar lebih sedikit dibandingkan dengan dua IPKH lainnya sehingga daya serap lemaknya tertinggi namun daya serap airnya terendah. Begitu juga dengan IPKH varietas Pasar yang memiliki gugus polar lebih banyak, memiliki daya serap lemak terendah namun daya serap airnya paling tinggi.
Menurut Lin et al. (1974), persentase penyerapan lemak menurun dengan meningkatnya kelarutan protein dalam air. Ukuran partikel protein dapat mempengaruhi kemampuan protein dalam menyerap minyak. Semakin kecil ukuran partikel protein maka semakin banyak minyak yang terserap. Partikel berukuran kecil memiliki luas permukaan yang besar sehingga peluang terjadinya interaksi antara lemak dan protein semakin besar.
Daya serap minyak bermanfaat untuk aplikasi protein dalam produk daging sintetis. Isolat protein ditambahkan sebagai pengganti atau penambah protein daging, untuk memperbaiki pengikatan lemak dan mencegah kehilangan sejumlah air selama proses pengolahan, terutama pada pengolahan dengan perlakuan panas dan memperbaiki karakteristik cita rasa. Pada pembuatan sosis, komponen lemak bertendensi untuk migrasi dan bergabung menjadi tetesan kecil lemak yang semakin membesar dan mengarah kepada pemisahan komponen lemak dari daging selama proses pemasakan (fatting out). Pencegahan fatting out dapat dilakukan dengan penggunaan sifat daya serap lemak oleh isolat protein. Tetesan lemak akan dilapisi oleh protein untuk mencegah tetesan lemak bergabung dan membentuk tetesan yang lebih besar dan muncul ke permukaan.
5.2.1 Daya Emulsi
Daya emulsi dari emulsifier bergantung dari kemampuannya untuk membentuk film-film adsorbsi di sekeliling globula-globula dan untuk menurunkan tegangan interfasial pada lapisan antara minyak dan air. Data hasil pengukuran daya emulsi disajikan pada Lampiran 11. Menurut Sukarti (1988), aktifitas emulsi isolat protein jagung pada pH netral berkisar antara 10.63% sampai 27.82% sedangkan isolat protein kacang hijau berkisar antara 16.25% - 25% (Gambar 7).
Gambar 7. Daya Emulsi Isolat Protein Varietas Sriti, Pasar dan Camar
Pada gambar 7 terlihat bahwa IPKH varietas Sriti memiliki daya emulsi paling tinggi (25%) dan IPKH varietas Pasar memiliki daya emulsi paling rendah (16,25%). Isolat protein kacang hijau varietas Sriti memiliki daya serap air paling rendah namun daya serap lemaknya paling tinggi. Sebaliknya isolat protein yang terbuat dari kacang hijau varietas yang dibeli di pasar memiliki daya serap air paling tinggi namun daya serap minyaknya paling rendah. Berdasarkan hal tersebut terdapat kemungkinan bahwa kacang hijau varietas Sriti mengandung gugus non polar lebih banyak dibandingkan dengan varietas yang lainnya sehingga dapat mengikat minyak dalam jumlah yang lebih besar dan menghasilkan daya emulsi tertinggi.
Daya emulsi yang diberikan masing-masing IPKH sebanding dengan daya serap lemak dan kadar proteinnya. Semakin tinggi daya serap lemaknya maka semakin tinggi pula daya emulsinya. Daya kerja emulsifier disebabkan oleh bentuk molekulnya yang dapat terikat pada minyak dan air. Pada molekul emulsifier, salah satu gugus harus dominan jumlahnya. Apabila gugus polarnya lebih dominan, maka molekul-molekul emulsifier tersebut akan diadsorbsi lebih kuat oleh air dibandingkan dengan minyak. Akibatnya tegangan permukaan air menjadi lebih rendah sehingga mudah menyebar dan menjadi fase kontinu. Demikian juga sebaliknya, gugus non polar yang lebih dominan menyebabkan molekul-molekul emulsifier tersebut akan diadsorbsi lebih kuat oleh minyak dibandingkan dengan air. Akibatnya, tegangan permukaan minyak menjadi lebih rendah sehingga mudah menyebar dan menjadi fase kontinu (Muchtadi dan Budiatman, 1991).
Pembentukan emulsi minyak dalam air dapat terjadi karena globula-globula lemak yang terdispersi akan diselubungi oleh selaput film emulsifier (Gambar 8).
Gambar 8. Skema Pembentukan Emulsi Minyak Dalam Air
(Neal, 1971 dalam Winarno, 1997)
Mekanisme pembentukan lapisan film teradsorpsi dari molekul protein dimulai dengan denaturasi protein pada interfase. Apabila protein terdenaturasi, lapisan molekul protein bagian dalam yang bersifat hidrofobik terlipat keluar sedangkan gugus hidrofilik terlipat ke dalam. Oleh karena itu, protein bersifat hidrofobik dan cenderung mengikat lebih banyak minyak. Kemampuan protein mengikat partikel-partikel lemak di dalam suatu emulsi disebut daya emulsi (Soeparno, 1998). Daya emulsi diperlukan dalam pengolahan susu, es krim, mayonnaise, roti dan sosis. Menurut USDEC (2006), di Amerika Serikat, susu umumnya diperkaya dengan vitamin A dan D. Vitamin tersebut dapat larut dalam susu apabila dicampur dengan emulsifier.
Sosis termasuk salah satu produk daging yang berbentuk emulsi. Fase eksternal (matriks) dari emulsi daging adalah larutan garam dan protein, tetapi pada saaat yang bersamaan larutan tersebut berfungsi sebagai medium dimana protein yang tidak larut dan partikel-partikel serabut otot serta jaringan pengikat terdispersi. Efisiensi protein dalam emulsifikasi lemak tergantung pada protein larut air dan larut dalam garam.
Protein larut garam pada daging adalah miosin. Pada umumnya protein larut garam lebih efisien sebagai emulsifier, karena luas permukaannya 50 kali lebih besar untuk mengelilingi partikel-partikel dari pada protein larut air (Muchtadi dan Budiatman, 1991). Menurut Duffus dan Slaughter (1980) dikutip Sukarti (1988), fraksi protein terbesar dalam kacang hijau adalah globulin (67%). Globulin merupakan protein yang larut dalam larutan garam encer Sifat protein globulin yang dapat larut dalam larutan garam encer ini bersesuaian sifat protein miosin pada daging sehingga protein kacang hijau dapat membantu pembentukan emulsi pada sosis.
5.2.2 Kapasitas dan Stabilitas Busa
Busa bahan pangan merupakan sistem yang sangat kompleks yang terdiri dari campuran gas, cairan, padatan dan surfaktan. Kapasitas busa (Gambar 9) dinyatakan sebagai pertambahan volume sesudah pembusaan.
Gambar 9. Kapasitas Busa Isolat Protein Varietas Sriti, Pasar dan Camar
Berdasarkan gambar di atas, diketahui bahwa grafik kapasitas busa berbanding lurus dengan grafik daya emulsi. Kapasitas busa IPKH varietas Sriti lebih tinggi (73%) dibandingkan IPKH varietas Camar (62%) dan Pasar (48.75%). Hasil perhitungan kapasitas dan stabilitas busa tersaji dalam Lampiran 12 dan 13. Perbedaan ini disebabkan oleh komposisi asam amino, konformasi, fleksibilitas molekuler dan sifat-sifat fisiko-kimianya. Menurut penelitian Chove, Grandison dan Lewis (2006), kapasitas busa isolat protein kedelai adalah 65 % sedangkan stabilitas busanya adalah 21.2%.
Menurut Liu (1997), kehadiran komponen lipid dapat mempengaruhi kestabilan busa yang terbentuk. Semakin banyak lipid yang terkandung dalam protein maka daya busanya menurun. Kapasitas busa isolat protein kedelai adalah 235% sedangkan konsentrat kedelai sebesar 135%. Menurut Waggle dan Kolar (1979), kadar lemak konsentrat dan isolat protein kedelai adalah 1% dan 0.5%. Perbedaan jumlah lemak tersebut mengakibatkan perbedaan kapasitas busa sebesar 100%. Menurut Eldridge et al. (1963) dalam Liu (1997) pengurangan kadar lemak dengan menggunakan pelarut heksan dapat meningkatkan kapasitas dan stabilitas busa. Oleh karena itu, IPKH varietas Sriti kemungkinan memiliki kadar lemak yang lebih rendah daripada IPKH varietas Camar dan Pasar sehingga kapasitas busanya paling tinggi. Isolat protein kacang hijau varietas Pasar memiliki kapasitas busa yang lebih rendah disebabkan kadar proteinnya paling rendah dan terdapat kemungkinan bahwa kadar lemaknya paling tinggi dibandingkan IPKH varietas Sriti dan Camar.
Busa merupakan sistem dispersi, dimana globula-globula berisi udara terdispersi di dalam cairan. Kemampuan protein untuk membentuk busa dipengaruhi oleh kekuatan protein untuk membentuk emulsi. Persamaan antara pembentukan emulsi dan busa adalah keduanya membutuhkan surfaktan untuk mengurangi tegangan permukaan dan tegangan antara dua fase yang dalam keadaan normal tidak saling melarutkan, menjadi bercampur dan membentuk sistem koloid. Busa dibentuk ketika cairan dikocok sehingga udara akan terperangkap dalam cairan. Protein sebagai surfaktan berfungsi dalam kontrol aerasi dengan mendistribusikan gelembung udara dalam matriks protein (Pomeranz, 1985). Kemampuan protein dalam mengaerasikan udara dapat terlihat pada aplikasi produk pangan tertentu seperti es krim, cake dan whipped topping.
Mekanisme pembentukan busa diawali dengan terbukanya ikatan dalam molekul protein sehingga rantai protein menjadi lebih panjang. Kemudian udara masuk diantara molekul protein yang terbuka dan bertahan sehingga volume protein mengembang (Cherry dan Watters, 1980 dikutip Suwarno, 2003). Protein sebagai surfaktan memberikan tiga fungsi pada pengolahan es krim yaitu : mendispersikan lemak sebelum pembekuan, mengontrol demulsifikasi selama pembekuan dan pembentukan busa selama pembekuan. Hasilnya, es krim akan membentuk overrun dan tekstur yang diinginkan (Lissant, 1974 dikutip Shalihah, 2007). Overrun merupakan penambahan volume es krim akibat terperangkapnya udara dalam adonan selama proses pengadukan disertai pendinginan.
Es krim merupakan sistem koloid yang memiliki gelembung-gelembung udara yang terdispersi dalam sistem emulsi berupa cairan dan globula-globula lemak (Shalihah, 2007). Selain es krim, surfaktan juga berperan dalam meningkatkan volume dan tekstur cake. Adonan cake merupakan busa, dimana gelembung udara terselimuti lapisan film protein. Surfaktan meningkatkan keseragaman pembentukan busa awal dan kemampuan film protein untuk memerangkap CO2 yang dilepaskan oleh bahan pengembang selama pemanggangan. Surfaktan juga membantu mendispersikan lemak dalam adonan.
Protein yang dipakai untuk menghasilkan busa yang stabil harus memiliki sifat fungsional yang sama dengan sifat fungsional pada emulsifier. Protein harus mampu terdifusi diantara kedua lapisan (air dan udara) dan membuka sehingga dapat menurunkan tegangan interfasial antara air dan udara. Stabilitas busa dari beberapa isolat protein kacang hijau tersaji pada Gambar 10.
Gambar 10. Stabilitas Busa Isolat Protein Kacang Hijau Varietas Sriti, Pasar dan Camar
Berdasarkan gambar 10, stabiltas busa masing-masing IPKH mengikuti pola kapasitas busa, kadar protein, daya serap lemak dan daya emulsi. Semakin besar kapasitas busanya maka stabilitas busanya pun akan meningkat. Kemampuan pembusaan meningkat jika konsentrasi protein meningkat dikarenakan meningkatnya ketebalan lapisan film pada interfasial (Zayas, 1997 dikutip Suwarno, 2003).
Stabilitas busa IPKH varietas Sriti (38.75%) hampir tiga kali lebih besar daripada IPKH varietas Pasar (14%) sedangkan IPKH varietas Camar 28%. Stabilitas busa penting dalam aplikasi produk sponge cake dan whipped toppings. Kapasitas dan stabilitas busa berkontribusi pada pengembangan volume produk akhir sehingga produk seperti sponge cake memiliki volume yang besar dan tidak mudah menyusut selama penyimpanan. Pada whipped toppings, surfaktan membantu mengaerasikan udara dan membentuk busa yang stabil
5.2.3 Gelasi
Daya jel merupakan konsentrasi terkecil protein untuk membentuk suatu jaringan kohesif yang kaku yang mampu mengikat air. Hasil pengukuran kekuatan jel dari tiap-tiap isolat protein kacang hijau tersaji pada Gambar 11.
Gambar 11. Kekuatan Jel Isolat Protein Varietas Sriti, Pasar (varietas yang dibeli di pasar) dan Camar
Keterangan skala : 0 = tidak terbentuk jel
1 = jel sangat lemah, yaitu bila dimiringkan gel jatuh
2 = jel lemah; bila tabung reaksi dibalik vertikal, gel terjatuh
3 = jel kuat; bila tabung dihuntakkan sekali pada posisi terbalik, gel terjatuh
4 = jel sangat kuat; bila tabung reaksi dihentakkan lebih dari satu kali pada
posisi terbalik, gel terjatuh.
Sumber : Widowati dkk. (1998)
Menurut Liu (1997, konsentrasi minimum isolat protein kedelai untuk membentuk jel adalah 8%. Walaupun demikian Suwarno (2003) menyebutkan bahwa isolat protein kedelai komersial membentuk jel pada konsentrasi 12.5%). Pada konsentrasi 7.5 %, IPKH varietas Sriti dan Camar tidak membentuk jel sama sekali (skala 0) sedangkan IPKH varietas Pasar dapat membentuk jel yang sangat lemah (skala 1). Fenomena yang sama juga ditemukan pada konsntrasi 10 %. Pembentukan jel yang sangat lemah (skala 1) oleh IPKH varietas Sriti dan Camar mulai terjadi pada konsentrasi 12.5 %. Walaupun demikian pada salah satu titik pengamatan, IPKH varietas Camar dapat membentuk jel lemah (skala 2) pada konsentrasi 12.5% (Lampiran 14).
Pada konsentrasi 15%, IPKH varietas Sriti dan Camar membentuk jel lemah (skala 2) sedangkan IPKH varietas Pasar membentuk jel yang sangat kuat(skala 4). Walaupun demikian pada salah satu titik pengamatan, IPKH varietas Camar dapat membentuk jel kuat (skala 3) pada konsentrasi 15%. Oleh karena itu, dapat disimpulkan bahwa pembentukan jel pada IPKH varietas Pasar meningkat seiring dengan meningkatnya konsentrasi protein begitu juga dengan IPKH varietas Sriti dan Camar. Walaupun demikian, kekuatan gel IPKH varietas Pasar lebih besar dibandingkan IPKH varietas Sriti dan Camar. Isolat protein kacang hijau varietas Pasar membentuk jel yang kuat pada konsentrasi 12.5% dan IPKH varietas Sriti dan Camar membentuk jel lemah pada konsentrasi 12.5%.
Kekuatan jel dari masing-masing IPKH mengikuti pola daya serap air dan berbanding terbalik dengan kadar protein. Semakin tinggi daya serap airnya maka kekuatan gel semakin meningkat. Menurut USDEC (2006) protein meningkatkan kekakuan jel dengan menyerap air dan menguatkan jaringan jel protein. Daya serap air IPKH varietas Pasar paling tinggi sehingga kekuatan jelnya pun paling tinggi bila dibandingkan dengan IPKH varietas Camar dan Sriti. Daya serap air IPKH varietas Camar lebih tinggi dibandingkan dengan varietas Sriti sehingga pada salah satu titik pengamatan, dapat membentuk gel yang lebih kuat pada konsentrasi 15% (Lampiran 14). Oleh karena itu, isolat protein kacang hijau varietas Sriti dan Camar dengan konsentrasi pembentukan gel 12.5% akan memerlukan jumlah protein yang lebih banyak dalam pengolahan makanan dibandingkan dengan Isolat protein kacang hijau varietas Pasar.
Protein kacang-kacangan umumnya merupakan protein globular atau berbentuk seperti bola. Apabila panas diaplikasikan, maka konformasi akan terbuka. Rangkaian protein yang membuka akan berinteraksi dan berikatan antara satu dengan yang lainnya. Interaksi ini akan menghasilkan suatu jaringan jel tiga dimensi yang dapat menahan air dan lemak. Menurut Suwarno (2003) pemanasan larutan protein akan menyebabkan perubahan keadaan sol menjadi progel dan gel akan terbentuk setelah pendinginan. Pemanasan protein yang berlebihan akan membentuk metasol dengan kekentalan yang rendah. Pembentukan jel adalah hasil dari ikatan hidrogen, interaksi ionik dan hidrofobik, gaya-gaya Van der Walls dan ikatan disulfida kovalen. Skema pembentukan jaringan jel tiga dimensi tersaji pada Gambar 12.
Gambar 12. Skema Pembentukan Jaringan Jel Tiga Dimensi
(USDEC, 2006)
Protein kacang hijau membentuk jel termo-non reversibel. Karakteristik jel tergantung pada konsentrasi protein, pH larutan, konsentrasi ion natrium dan ion kalsium. Pada konsentrasi protein 3-5%, jel yang terbentuk lebih tembus cahaya dan halus, sedangkan pada konsentrasi >10%, jel yang terbentuk lebih buram. Semakin besar konsentrasi protein maka jel yang terbentuk semakin kuat. Pada kondisi asam, jel cenderung buram, basah dan lemah. Pada larutan netral dan pH lebih tinggi, jel cenderung untuk lebih tembus cahaya dan elastis. Kemampuan membentuk jel oleh protein sangat penting dalam produk olahan daging. Saat protein terdenaturasi, melalui polimerisasi akan dihasilkan formasi jel. Jel ini memiliki kapasitas untuk menahan lemak dan air yang dilepaskan oleh protein daging selama pemanasan. Oleh karena itu, jaringan jel dapat membantu menahan air dan mencegah hilangnya kelembaban. Sifat gelasi protein juga berperan dalam peningkatan tekstur serta mouthfeel pada produk olahan daging (USDEC, 2006).
5.3 Kesukaan Kekenyalan
Analisis statistik (Lampiran 15) menunjukkan bahwa penambahan berbagai isolat protein kacang hijau pada pembuatan sosis ayam (Gambar 13) tidak memberikan perbedaan pengaruh yang nyata terhadap kekenyalan sosis ayam. Hasil uji nilai kesukaan kekenyalan dapat dilihat pada Tabel 6.
Tabel 6. Nilai Kesukaan Kekenyalan Sosis Ayam
| Perlakuan | Skor Kekenyalan |
| A | 3.6 a |
| B | 3.3 a |
| C | 3.3 a |
Keterangan : Rata-rata perlakuan yang ditandai dengan huruf kecil yang sama tidak berbeda nyata menurut Uji Jarak Berganda Duncan pada taraf 5 %
Kandungan protein yang tinggi menyebabkan gel yang terbentuk semakin kuat dan kaku.Pada saat pemanasan, protein akan terdenaturasi dan berinteraksi pada titik-titik spesifik membentuk jaringan tiga dimensi untuk menahan air, lemak dan flavour yang dilepaskan oleh matriks protein daging yang menyusut saat pemanasan. Jaringan jel tersebut membantu menahan air dan mencegah hilangnya kelembaban sehingga meningkatkan tekstur dan penerimaan konsumen (USDEC, 2006). Cairan yang terperangkap dalam jel mencegah matriks tiga dimensi dari collapsing (melipat). Kekenyalan dipengaruhi oleh daya serap air dan daya serap lemak. Daya serap lemak yang rendah menyebabkan daya serap air meningkat, akibatnya tingkat kekenyalan juga meningkat. Selain itu juga protein kacang hijau termasuk protein globular dan juga larut dalam garam sehingga protein banyak terekstrak dan menyebar rata pada adonan sehingga pada saat perebusan terbentuklah matrik protein yang rigid.
Sosis ayam yang ditambahkan IPKH varietas Pasar memiliki kekenyalan yang paling tinggi dan penampakan kompak. Penyebabnya adalah IPKH yang digunakan memiliki daya serap air yang paling besar sehingga berkontribusi terhadap kekenyalan. Sebaliknya penambahan IPKH varietas Sriti menghasilkan sosis ayam dengan tingkat kekenyalan yang paling rendah dibandingkan dengan penambahan IPKH varietas Camar dan Pasar. Walaupun demikian, ternyata panelis lebih menyukai sosis ayam dengan penambahan IPKH varietas Sriti, karena teksturnya tidak terlalu kenyal.
5.4 Pengamatan Penunjang
Isolat protein kacang hijau yang menghasilkan sifat fungsional terbaik untuk pembuatan sosis ayam adalah IPKH varietas Sriti dengan kadar air 4.28%, kadar abu 2.61% dan kadar lemak 0.68%. Menurut Horan (1974) dikutip Muchtadi dan Budiatman (1991) isolat protein kedelai mengandung protein minimal 90%, lemak 0.1% dan abu 3.5%, sedangkan menurut Pomeranz (1985), isolat protein kedelai mengandung protein sebesar 91,8%, air 4.7%, lemak 0% , karbohidrat 0% dan abu sebesar 3.4%. Bahkan Solbar (2008) memproduksi isolat protein dengan kadar protein 90% dan kadar lemaknya 0.5%. Berdasarkan standar-standar tersebut, IPKH varietas Sriti memiliki karakteristik kimia yang memenuhi syarat untuk dikembangkan secara komersial, mengingat daya serap lemak, daya emulsi, kapasitas dan stabilitas busanya paling besar dibandingkan dengan IPKH varietas Pasar dan Camar. Berdasarkan hal tersebut, isolat protein kacang hijau varietas Sriti sangat cocok untuk diaplikasikan dalam pembuatan sosis, cake dan whipped topping. Walaupun demikian, isolat protein kacang hijau varietas Pasar dan Camar juga cocok untuk diaplikasikan pada produk olahan daging.Kesimpulan
Isolasi protein dari kacang hijau varietas Sriti menghasilkan kadar protein sebesar 96.39% dan telah memenuhi standar yaitu mengandung protein ≥ 90%, sehingga metode pengisolasian protein yang dimodifikasi dari penelitian Sukarti (1988) sudah memadai untuk membuat isolat protein dalam skala besar. IPKH varietas Sriti menghasilkan daya serap lemak (402.93%), daya emulsi (25%), kapasitas busa (73%) dan stabilitas busa yang paling besar (38.75%) jika dibandingkan isolat protein kacang hijau varietas Camar dan Pasar (varietas yang dibeli di pasar). Isolat Protein Kacang Hijau varietas Sriti sangat cocok untuk diaplikasikan pada pengolahan sosis, es krim, cake dan whipped toppings. Isolat protein kacang hijau varietas Pasar memiliki daya serap air (424.37%) dan daya jel yang paling tinggi karena dapat membentuk gel yang kuat pada konsentrasi 12.5% sedangkan IPKH varietas Sriti dan Camar tidak membentuk gel pada konsentrasi <12.5%. Isolat Protein Kacang Hijau varietas Pasar sangat cocok untuk diaplikasikan pada produk olahan daging.
6.2. Saran
Perlu dilakukan penelitian lebih lanjut untuk analisis berat molekul dan jenis asam amino yang terkandung di dalam isolat protein kacang hijau sehingga penelitian mengenai karakteristik isolat protein kacang hijau dapat lebih komprehensif.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar