Madu mempunyai suhu transisi gelas (Tg) yang rendah dan apabila dikeringkan diatas suhu transisi gelas, madu akan mengalami kelengketan. Penambahan bahan pengisi yang mempunyai berat molekul besar, seperti maltodekstrin dan gum arab dapat meningkatkan suhu transisi gelasnya. Pembuatan tepung madu dilakukan menggunakan pengering semprot (Tin/out 180/70 0C) dan pengering vakum (60 0C, 25 inHg, 60 menit). Tujuan penelitian ini untuk mempelajari karakteristik tepung madu yang dihasilkan dari penambahan maltodekstrin dan gum arab menggunakan pengering semprot dan pengering vakum. Metode penelitian yang digunakan adalah metode deskriptif dengan 4 perlakuan dan 3 kali ulangan. Perbandingan madu : maltodekstrin adalah 50 : 50 dan madu : gum arab adalah 50 : 50, dilakukan pada masing-masing pengering. Uji hedonik menggunakan metode rancangan acak kelompok (RAK). Secara umum, karakteristik tepung madu yang dihasilkan menggunakan pengering vakum lebih baik dibandingkan dengan pengering semprot. Adapun karakteristiknya sebagai berikut : kadar air 1,10 % - 1,98 %; aw 0,26 – 0,30; laju higroskopis 0,000243 g/menit – 0,000249 g/menit; tingkat higroskopis 13,96 % – 15,62 %; waktu larut 1,37 menit – 4,29 menit; rendemen sebesar 75,26 % - 77,30 %; nilai intensitas warna L* 93,20 – 95,79, a* (- 0,2766) – (- 0,1633), dan b* 8,255 – 10,09; serta sudut curah 30,380 – 40,370. Tingkat kesukaan panelis terhadap warna tepung madu berkisar antara biasa sampai suka; terhadap aroma dan rasa tepung madu adalah biasa.
Secara umum, pengering semprot mempunyai lima elemen penting, yaitu : pemanas udara (heater), ruang pengering (drying chamber), sistem untuk mendispersikan bahan menjadi tetes halus kering (droplets), sistem pengumpul partikel kering, dan blower untuk mengalirkan udara melalui sistem.
1.1 Latar Belakang
Indonesia merupakan lahan yang sangat luas untuk tanaman berbunga penghasil madu karena mempunyai daratan seluas 193 juta hektar dan luas hutan sekitar 143 juta hektar. Sedikitnya terdapat 115 tanaman yang dapat menjadi sumber nektar di negeri ini. Keadaan alam Indonesia ini sangat cocok untuk usaha peternakan lebah karena sangat kaya akan ragam tanaman berbunga. Kenyataan ini memungkinkan produksi madu di Indonesia dapat terjadi sepanjang tahun (Nuryati, 2007).
Madu merupakan produk yang unik dari serangga, yang mengandung prosentase karbohidrat yang tinggi, praktis tidak ada protein maupun lemak. Nilai gizi dari madu sangat bergantung dari kandungan gula-gula sederhana, fruktosa dan glukosa. Bahan pangan yang manis tersebut bersifat kental dengan warna emas sampai gelap, diproduksi di dalam kantung madu dari berbagai jenis lebah dan dari berbagai nektar bunga. Rasa dan harumnya sangat dipengaruhi oleh jenis bunga dimana nektar dikumpulkan (Koswara, 2002). Menurut Standar Nasional Indonesia (SNI 01-3545-2004) madu adalah cairan alami yang umumnya mempunyai rasa manis yang dihasilkan oleh lebah madu dari sari bunga tanaman (floral nektar) atau bagian lain dari tanaman (ekstra floral nektar) atau ekskresi serangga.
Khasiat madu sebagai pangan fungsional telah diakui secara luas, ditambah dengan makin meningkatnya kesadaran masyarakat akan pentingnya mengonsumsi natural foods menjadikan madu sebagai primadona di kalangan konsumen, peneliti, maupun produsen di berbagai bidang. Bidang industri pangan menggunakan madu diantaranya sebagai penjernih minuman, peningkat cita rasa, perbaikan tekstur dan kesegaran (Koswara, 2002).
Selain dalam bentuk cair, saat ini terdapat pula madu dalam bentuk tepung yang biasa disebut tepung madu (dried honey). Ada beberapa hal yang mendorong penanganan madu menjadi produk tepung, diantaranya adalah mudahnya madu mengalami fermentasi sehingga perlu untuk mengubahnya dalam bentuk tepung untuk memperpanjang masa simpan madu dan memudahkan distribusi. Disamping itu penggunaan madu sebagai bahan campuran di bidang pangan, farmasi, dan kosmetika juga menuntut tersedianya madu dalam bentuk yang lebih mudah untuk digunakan.
Penanganan madu menjadi tepung madu dapat dilakukan dengan pengeringan menggunakan pengering vakum (vacuum drier) dan pengering semprot (spray drier). Madu mudah rusak pada suhu tinggi, sehingga diperlukan bahan pengisi untuk melindungi madu dari kerusakan selama proses pengeringan dan menaikkan suhu transisi gelasnya. Menurut National Honey Board (NHB2, 2006), bahan pembantu seperti bahan pengisi, emulsifier, dan anti kempal ditambahkan untuk menjaga agar tepung madu tetap bersifat free-flowing, membantu proses pengeringan, dan meningkatkan stabilitas produk.
Berdasarkan uraian di atas diperlukan penelitian untuk menentukan jenis bahan pengisi beserta formulasi yang tepat agar dapat menghasilkan tepung madu dengan karakteristik yang baik. Selain itu, digunakan 2 jenis pengering, yaitu spray drier dan vaccum drier untuk membandingkan karakteristik tepung madu yang dihasilkan. Merujuk pada penelitian Iskandar (2001), mengenai karakteristik fisiko-kimia tepung madu dengan berbagai bahan pengisi, maka bahan pengisi yang digunakan dalam penelitian ini adalah maltodekstrin dan gum arab. Sedangkan madu yang akan digunakan adalah jenis madu hutan/polifloral.
1.2 Identifikasi Masalah
Berdasarkan uraian diatas dapat diidentifikasikan masalah sebagai berikut : Bagaimana karakteristik tepung madu yang dihasilkan dengan penambahan maltodekstrin dan gum arab menggunakan spray drier dibandingkan dengan karakteristik tepung madu yang dihasilkan dengan vacuum drier.
1.3 Maksud dan Tujuan
Maksud dan tujuan penelitian ini adalah untuk mempelajari karakteristik tepung madu yang dihasilkan dengan penambahan maltodekstrin dan gum arab yang berfungsi sebagai penyalut madu menggunakan pengering semprot (spray drier) dan pengering vakum (vacuum drier).
1.4 Kegunaan Hasil Penelitian
Hasil penelitian diharapkan dapat dijadikan sebagai informasi bagi peneliti dan produsen yang bergerak di bidang pengolahan produk madu mengenai karakteristik tepung madu yang sesuai standar industri guna meningkatkan kualitas serta dapat memicu untuk menghasilkan produk-produk olahan madu.
2.1 Madu
Madu adalah zat yang dihasilkan oleh lebah madu melalui proses pengumpulan dan modifikasi nektar dan cairan manis yang terdapat pada tanaman yang disimpan dalam sarang madu. Produk madu merupakan produk yang sebagian atau seluruhnya mengandung madu namun tidak memenuhi kriteria komposisi madu secara keseluruhan.Menurut Sarwono (2008), madu adalah zat manis alami yang dihasilkan dengan bahan baku nektar bunga. Nektar adalah senyawa kompleks yang dihasilkan kelenjar tanaman dalam bentuk larutan gula. Perubahan nektar menjadi madu dimulai ketika lebah pekerja membawa nektar ke sarangnya. Nektar yang berhasil dibawa pulang dioper kepada lebah pekerja lainnya untuk dicampur dengan air liur lebah dan dihilangkan airnya.
Lebah alami Indonesia terdiri dari 3 spesies, yakni Apis adrenoformis, Apis cerana dan Apis dorsata. Zat khusus pada lebah yang berfungsi dalam proses pemecahan gula adalah cairan saliva lebah yang mengandung enzim-enzim hidrolase. Enzim invertase yang ditambahkan oleh lebah pekerja ketika meminum dan memuntahkan kembali madu, berfungsi untuk mengubah sukrosa menjadi dekstrosa (glukosa) dan levulosa (fruktosa).
Menurut Sihombing (1997) dalam Iskandar (2001), madu di daerah tropis seperti Indonesia dapat dikelompokkan ke dalam tiga jenis berdasarkan sumber nektarnya, yaitu madu floral, madu ekstra floral, dan madu embun. Madu floral merupakan madu yang dihasilkan dari nektar bunga. Nektar bunga tersebut dapat terdiri dari satu bunga atau lebih. Madu yang berasal dari nektar-nektar bunga yang sejenis disebut madu monofloral, sedangkan madu yang berasal dari bermacam-macam bunga disebut madu polifloral. Sebaliknya madu yang dihasilkan dari hasil sekresi bagian tanaman lain selain bunga, seperti daun, batang, atau cabang disebut madu ekstrafloral. Madu embun berasal dari nambur madu (honey dew). Nambur madu merupakan hasil sekresi famili lebah tertentu yang diletakkan pada bagian-bagian tanaman. Cairan hasil sekresi tersebut kemudian dihisap, dikumpulkan, dan diubah oleh lebah madu menjadi madu.
Proses pembuatan madu oleh lebah madu menurut Ward (1983) dalam Iskandar (2001) terdiri dari tiga tahap, yaitu tahap pengumpulan nektar dari tanaman, tahap proses pengubahan nektar menjadi gula invert dalam tubuh lebah dengan penambahan enzim, dan tahap pengurangan kadar air. Dalam pembuatan madu enzim yang berperan untuk mengubah nektar menjadi madu dengan cara memecah sukrosa menjadi gula-gula sederhana (fruktosa dan glukosa) adalah enzim invertase yang terdapat pada saliva/air liur lebah.
Tahap selanjutnya, yaitu tahap pengurangan kadar air terjadi saat madu mengalami pematangan di dalam sarang lebah. Proses ini berlangsung dengan bantuan kipasan sayap lebah yang berfungsi mengatur kelembaban udara. Pengurangan air terjadi karena adanya perbedaan tekanan uap air antara cairan bakal madu dengan udara luar. Menurut Sarwono (2008), madu yang baru sampai di sarang lebah mempunyai kadar air sekitar 50%. Setelah lebah mengipasi dengan sayapnya selama beberapa hari, kadar air madu turun menjadi sekitar 18%.
2.1.1 Komposisi Kimia Madu
Secara umum madu memiliki pH 3.9 dengan rentang antara 3.4-6.1 dan kandungan asam 0.57% dengan rentang 0.17-11.7% terutama asam glukonat. Madu juga mengandung protein (0.26%), nitrogen (0.04%), asam-asam amino (0.05-0.10%) dan titik isoelektriknya pada 4.3 (Koswara, 2002). Menurut White (1992), kondisi lingkungan dimana tanaman yang menjadi sumber nektar ditanam akan mempengaruhi jenis dan komposisi nektar. Apabila nektar tersebut diambil dan dikumpulkan oleh lebah madu, maka akan secara tidak langsung akan berpengaruh terhadap sifat dan komposisi madu yang dihasilkan. Banyak atau tidaknya bunga, derajat kematangan madu, dan cara ekstraksi juga turut mempengaruhi komposisi kimia madu. Komposisi kimia rata-rata dari madu menurut beberapa pustaka dapat dilihat pada Tabel 1 berikut ini.
Tabel 1. Komposisi Rata-rata dari Madu menurut beberapa pustaka
Komposisi | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
Kadar Air (%) | 17,20 | 20,00 | 23,00 | 17,20 | 17,10 |
Fruktosa (%) | 38,20 | - | - | - | 38,50 |
Dekstrosa (%) | 31,30 | - | - | - | 31,00 |
Sukrosa (%) | 1,30 | - | - | - | 1,50 |
Maltosa (%) | 7,30 | - | - | - | 7,20 |
Oligosakarida (%) | 1,50 | - | - | - | |
Karbohidrat (%) | 79,60 | 79,50 | 76,00 | 8,30 | 82,40 |
Asam bebas (%) | 0,43 | - | - | - | - |
Glukonolakton (%) | 0,14 | - | - | - | - |
Total asam (%) | 0,57 | - | - | - | 0,57 |
Nitrogen (%) | 0,04 | 0,30 | 0,30 | 0,30 | 0,04 |
pH | 3,90 | - | - | - | 3,90 |
Nilai Diastase | 20,80 | - | - | - | - |
Kadar Abu (%) | 0,17 | 0,22 | - | 0,20 | - |
Fosfor (mg) | - | 16,00 | - | 6,00 | 1,90 - 6,30 |
Besi (mg) | - | 0,90 | 0,40 | 0,50 | 0,06 – 1,50 |
Natrium (mg) | - | - | - | 5,00 | 0 – 7,60 |
Kalsium (mg) | - | 5,00 | 5,00 | 5,00 | 4,4 – 9,20 |
Kalium (mg) | - | - | - | 51,00 | 13,2 – 168 |
Vitamin A (mg) | - | 0,00 | Trace | 0,00 | - |
vitaminC (mg) | - | 4,00 | - | 0,00 | 2,2 – 2,40 |
Thiamin (mg) | - | - | 0,05 | Trace | < 0006 |
Riboflavin (mg) | - | - | 0,02 | 0,04 | <0,06 |
Niacin (mg) | - | - | Trace | 0,30 | < 0,36 |
Sumber : Komara (2002) dalam Koswara (2002)
Ket; 1. White et al.,(1975),,2. Direktorat Departemen Kesehatan Republik Indonesia (1980), 3. Suhardjo, et al., (1985), 4 . Bernice dan Annabel (1975) dalam Sukartiko (1986), 5. The National Honey Board (2001). (-) Tidak ada data.
Adapun penjelasan mengenai beberapa komposisi kimia yang terdapat pada madu diuraikan sebagai berikut.
a. Karbohidrat
Karbohidrat dalam bentuk gula merupakan komponen utama madu dan jumlahnya sekitar 80%. Levulosa (Fruktosa) dan desktrosa (glukosa) mencakup 85-90% dari gula yang terdapat dalam madu, selebihnya adalah disakarida, polisakarida dan oligasakarida. Kandungan levulosa dan dekstrosa inilah yang membedakan antara madu dan gula pasir yang kandungan gula adalah sukrosa. Levulosa mempunyai rasa manis yang jauh lebih tinggi dibandingkan dengan dekstrosa. Campuran dekstrosa dan levulosa dengan kadar yang sebanding disebut dengan gula invert. Gula invert didefinisikan juga sebagai campuran D-dektrosa dan D-levulosa yang diperoleh dengan hidrolisis asam atau enzimatik dari sukrosa (Koswara, 2002).
b. Enzim-enzim dalam madu
Secara umum madu mengandung enzim-enzim amilase, glikosa oksidase, katalase, invertase, diastase, perioksidase, fosfatase, dan enzim-enzim proteolitik. Semua enzim-enzim ini berasal dari nektar, serbuk sari dan sekresi kelenjar saliva pada lebah. Menurut Sihombing (1997), madu mengandung sejumlah kecil enzim. Ada dua macam enzim utama yang terdapat di dalam madu, yaitu enzim invertase dan enzim diastase. Enzim invertase dihasilkan oleh tubuh lebah madu dan digunakan untuk mengubah gula sukrosa yang berasal dari nektar menjadi gula-gula monosakarida seperti fruktosa dan glukosa. Menurut White (1992), enzim diastase berfungsi menguraikan pati dalam madu. Selain itu, madu juga mengandung enzim glukosa oksidase yang berfungsi mengubah glukosa menjadi glukonolakton, enzim katalase yang berfungsi mengubah peroksida menjadi air dan oksigen, dan enzim asam fosfatase yang berfungsi menghilangkan fosfat anorganik dari fosfat organik.
c. Keasaman
Madu dapat digolongkan kedalam kelompok makanan asam, karena pH nya yang cukup rendah, yakni 3.4-6.1. Madu yang kaya mineral akan memiliki nilai pH yang tinggi. Nilai pH yang cukup rendah dari madu ini sebabkan oleh beberapa kandungan asam organik yang terdapat dalam madu. Asam-asam utama yang berhasil didefinisikan dalam madu antara lain asetat, butirat, format, glukonat, laktat, maleat, oksalat, pyroglutamat, sitrat, suksinat, glikolat, α-ketoglutarat, piruvat, 2/3-fofogliserat, α/β-gliserofosfat dan glukosa-6-fosfat. Asam glukonat adalah asam yang utama dalam madu, dihasilkan oleh dektrosa melalui enzim yang ditemukan dalam madu (glukosa oksidase) (Koswara, 2002).
Persyaratan mutu madu berdasarkan SNI SNI 01-3545-2004 dapat dilihat pada Tabel 2 berikut.
Tabel 2. Persyaratan Mutu Madu Berdasarkan SNI 01-3545-2004.
No. | Jenis Uji | Satuan | Persyaratan |
1 | Aktivitas enzim diastase, min. | DN | 3 |
2 | Hidroksimetilfurfural (HMF), maks. | mg/kg | 50 |
3 | Air, maks. | %,b/b | 22 |
4 | Gula pereduksi (dihitung sebagai glukosa), min. | %, b/b | 65 |
5 | Sukrosa, maks. | %, b/b | 5 |
6 | Keasaman, maks. | ml NaOH 1 N/kg | 50 |
7 | Padatan yang tak larut dalam air, maks. | % b/b | 0,5 |
8 | Abu, maks. | % b/b | 0,5 |
9 | Cemaran logam : Timbal (Pb), maks Tembaga (Cu), maks. | mg/kg mg/kg | 1,0 5,0 |
10 | Cemaran arsen (As), maks. | mg/kg | 0,5 |
Sumber : Badan Standardisasi Nasional (2004)
2.1.2 Sifat Fisik Madu
Madu berbeda dari kebanyakan produk manis lainnya serta memiliki karakteristik yang berbeda diantara tipe-tipenya. Berikut ini adalah uraian mengenai beberapa sifat fisik madu.
- Warna, aroma dan flavorWarna, aroma dan flavor merupakan karakter madu yang sangat penting bagi konsumen (Gojmerac, 1983). Aroma dan flavor madu dipengaruhi oleh minyak atsiri dan senyawa lain yang terdapat dalam nektar (Ambinari, 1986). Aroma madu ditentukan oleh komponen volatil. Komponen aroma madu yang umum dijumpai adalah formaldehida, propionaldehida, dan aseton. Sedangkan flavor madu ditentukan oleh variasi gula, asam amino dan asam-asam lainnya, tannin serta senyawa non-volatil (White, 1979). Menurut Sumoprastowo dan Suprapto (1980), warna madu tergantung dari jenis tanaman asal tanaman dan sifat tanah, tingkat pemanasan mempengaruhi warna, serta asal madu. Warna madu berkisar dari putih (air) sampai ke coklat gelap (Winarno,1982).
- Sifat Higroskopis
Madu bersifat higroskopis, yakni mampu untuk menarik air dari udara sekitarnya hingga mencapai kesetimbangan. Sifat higroskopis ini karena madu merupakan larutan gula yang lewat jenuh (supersaturated solution) dan tidak stabil. Salah satu kendala yang dihadapi oleh negara seperti Indonesia adalah kelembaban relative udara (RH) yang cukup tinggi (sekitar 60-90%), sehingga pada umumnya madu di Indonesia berkadar air tinggi dan pada temperatur yang relatif tinggi, madu akan menyerap air sehingga makin encer dan mudah terfermentasi. Madu yang berada dalam keadaan seperti ini kualitasnya rendah (Koswara, 2002).
c. Tekanan Osmotik
Madu merupakan larutan lewat jenuh (supersaturated solutions) dari karbohidrat, sehingga dikatakan medium hiperosmotik. Sekitar 84% padatan pada madu adalah campuran dari monosakarida, yakni fruktosa dan glukosa. Jika organisme bersel satu masuk ke dalam medium hiperosmotik ini, maka organisme tersebut dapat terbunuh karena kehilangan cairan tubuh akibat perbedaan tekanan osmosis yang besar. Tambahan pula interaksi yang kuat antara molekul-molekul gula dan molekul air menyebabkan sangat terbatasnya ketersediaan air untuk mikroba. Tekanan osmosis pada madu lebih besar dari 2.000 miliosmols. (Koswara, 2002).
- Kadar Air
Kadar air madu mempengaruhi proses fermentasi pada madu. Semakin tinggi kadar air dalam madu, maka proses fermentasi akan semakin cepat. Menurut Belitz dan Grosch (1999) dalam Iskandar (2001), kadar air madu sebaiknya kurang dari 20%. Proses fermentasi tidak akan terjadi apabila kadar air madu di bawah 17% (Anklam, 1998 dalam Iskandar, 2001).
2.1.3 Pemanfaatan Madu
Sejak dahulu madu sudah banyak digunakan oleh para ahli kedokteran untuk menyembuhkan beberapa penyakit. Menurut ”bapak kedokteran” (Ibnu Sina/Avicena) dalam Koswara (2002) madu adalah obat penyakit jantung yang manjur), penyakit perut dan usus, penyakit hati, penyakit syaraf dan penyakit kulit.
Berbagai khasiat yang terkandung dalam madu menjadikan madu sebagai salah satu sumber pengobatan karena bersifat terapeutik. Selain itu, madu juga digunakan sebagai bahan baku
2.2.2 Pemanfaatan Tepung Madu
Terdapat berbagai penelitian yang memanfaatkan tepung madu. Salah satunya pemanfaatan tapung madu sebagai pengganti parsial gula dalam pembuatan muffin. Hasilnya, tepung madu dalam semua formulasi terbukti meningkatkan warna crust dan crumbnya. Penambahan tepung madu meningkatkan gaya kohesif, tetapi menurunkan sifat tenderness (Strait, 1997). NHB dalam Iskandar (2001) menyatakan bahwa penggunaan tepung madu yang ditambahkan pada adonan produk bakeri dapat melindungi gluten dari kerusakan akibat proses pembekuan dan juga mampu meningkatkan kekuatan adonan. Tepung madu yang bersifat higroskopis lebih efektif dalam mengurangi bau apek dari adonan dibandingkan dengan madu cair.
Penggunaan tepung madu dalam pengolahan daging kalkun dapat menurunkan tingkat oksidasi lemak, sehingga mengurangi timbulnya bau tengik dan juga mengurangi faktor kehilangan akibat proses pemasakan atau pengolahan (cooking lost factor). Tepung madu dapat lebih mempertahankan kadar air daging kalkun selama proses pengolahan, sehingga rasa dan aroma daging kalkun tetap juicy saat dikonsumsi.
2.2.3 Bahan Penyalut
Bahan penyalut atau bahan pengisi adalah bahan yang ditambahkan untuk meningkatkan volulme, sifat fungsional, dan cita rasa produk pangan (Frye & Setser, 1993 dalam Iskandar, 2001). Menurut Reineccius (1994), bahan penyalut yang banyak digunakan sebagai bahan penyalut untuk enkapsulasi flavor adalah karbohidrat yang larut air, diantaranya adalah gum arab, pati termodifikasi, maltodekstrin, dan sirup jagung.
a. Maltodekstrin
Menurut Kennedy et al. (1995) dalam Iskandar (2001), maltodekstrin merupakan senyawa polimer non gula yang mengandung dekstrosa (α-D-glukosa) yang dihubungkan secara primer oleh ikatan glikosidik (ikatan α-1,4). Penggolongan maltodekstrin menjadi maltodekstrin DE rendah dan maltodekstrin DE tinggi berdasarkan jumlah DE yang terkandung didalamnya. Dextrose equivalent (DE) adalah presentase hidrolisis dari ikatan glikosidik yang menyatakan jumlah gula tereduksi. Maltodekstrin DE rendah mengandung jumlah DE antara 3 sampai 15, sedangkan maltodekstrin DE tinggi mengandung DE antara 16 sampai 20. Lebih lanjut, perbedaan jumlah kandungan DE menyebabkan terjadinya perbedaan sifat fungsional dan stabilitas maltodekstrin. Maltodekstrin DE rendah cenderung mempunyai sifat yang mendekati sifat pati, sedangkann maltodekstrin DE tinggi cenderung bersifat seperti sirup jagung.
Maltodekstrin dihasilkan dari hidrolisis pati dengan asam, enzim, atau asam dan enzim. Proses ini juga dilakukan untuk menghasilkan sirup jagung. Bedanya, jika dextrose equivalent (DE) kurang dari 20 maka termasuk maltodekstrin, sedangkan DE lebih dari 20 maka termasuk sirup jagung (Reineccius, 1994). Sifat maltodekstrin antara lain memberikan tekstur dan bentuk, mampu mengikat flavor, dapat menjadi barrier oksigen, mempunyai dispersibilitas dan solubilitas yang baik (Frye & Setser, 1993 dalam Iskandar, 2001).
b. Gum Arab
Gum arab adalah eksudat alami yang dihasilkan dari berbagai varietas pohon Acacia di Sudan (Glicksman,1983). Gum arab atau gum acacia merupakan bahan yang biasa digunakan untuk enkapsulasi flavor makanan. Gum arab merupakan polimer yang tersusun terutama dari asam D-glukuronik, L-rhamnose, D-galaktosa, dan L-arabinosa. Selain itu juga mengandung 5 % protein yang berpengaruh pada sifat emulsifikasi (Thvenet, 1986 dalam Reineccius, 1994). Gum arab terbilang unik jika dibandingkan dengan gum lainnya karena mempunyai viskositas rendah pada kadar padatan yng relarif tinggi (ca.300 cps pada 30 – 35 % padatan) dan merupakan emulsifier yang baik (Reineccius, 1994).
Fungsi gum arab adalah memperbaiki viskositas, tekstur dan bentuk makanan. Gum arab juga mempertahankan aroma dari bahan yang akan dikeringkan dengan pengering semprot karena gum arab dapat melapisi senyawa aroma, sehingga terlindungi dari pengaruh oksidasi, evaporasi dan absorbsi air dari udara terbuka terutama untuk produk-produk higroskopis (Glicksman dan Schachat, 1959 dalam Kumalasari, 2001).
Gum arab mudah larut dalam air panas maupun dingin. Gum arab tidak larut dalam alkohol dan kebanyakan pelarut organik. Penggunaan gum arab berdasarkan pada aktivitasnya sebagai koloid protektif atau stabilizer dan sifat adhesinya pada pelarut air. Gum arab banyak digunakan industri konfeksionari karena sifatnya yang mencegah kristalisasi gula. Industri flavor menggunakan gum arab sebagai untuk memperbaiki flavor (flavor-fixative), mencegah flavor dari evaporasi, oksidasi, dan penyerapan uap air dari udara (Carriedo, 1994).Gum arab mengandung 5% protein, sehingga termasuk ke dalam substansi hidrofobik (nonpolar). Air dan grup apolar berhubungan secara antagonis, air membentuk struktur yang meminimalisir kontak dengan grup apolar. Struktur air yang terbentuk berupa lapisan di dekat grup apolar seperti yang terlihat pada gambar (Fennema, 1996).
Masalah utama dari penggunaan gum arab ini terbentuknya larutan yang kental pada konsentrasi gum di atas 10% meskipun kekentalan maksimum gum arab baru tercapai pada konsentrasi 40―50% dan sering sulit disebarkan secara merata dalam air. jika tidak dijaga, gum ini akan membentuk gumpalan dalam air, sehingga hanya sebagian luar saja yang basah, sedangkan bagian dalam tidak basah dan sulit dilarutkan (Glicksman dan Schachat, 1959 dalam Kumalasari, 2001).
Menurut Klose dan Gliksman (1968), terdapat beberapa cara yang biasa digunakan untuk memudahkan penyebaran gum dalam air dan menghindari penggumpalan, antara lain: 1) menambahkan gum sedikit demi sedikit dalam pengayakan, jika mungkin, dibarengi dengan pengadukan dengan cepat, 2) bila mungkin gum dicampurkan terlebih dahulu dengan bahan kering lainnya dalam formula sebelum penambahan air.
2.2.4 Proses Pembuatan Tepung Madu
Tepung madu dapat diproduksi dengan proses pengeringan menggunakan drum drier, pengering semprot (spray drier), oven vacuum, ataupun freeze drier. Berikut ini diagram proses pembuatan tepung madu.1. Persiapan sampel
Maksud dari tahapan : agar tidak terjadi penyerapan udara kedalam madu sehingga stabilitas madu dapat dipertahankan selama penelitian. Cara pengerjaan : menempatkan madu pada wadah plastik yang kedap udara dan ditaburi silika gel di sekelilingnya. Hasil yang diinginkan dari tahap ini adalah kadar air madu sebesar 18%.
2. Pencampuran dengan bahan penyalut
Jenis bahan penyalut yang digunakan adalah maltodekstrin dan gum arab. Formulasi madu dengan bahan penyalut sebesar 50% : 50%. Cara pencampuran : dilakukan dalam wadah plastik yang dapat menampung madu beserta bahan pengisinya. Tujuan dari tahap ini adalah untuk mencampur madu dengan bahan penyalut.
3. Homogenisasi
Tahap ini bertujuan agar bahan penyalut tersebar merata dalam madu dan melapisi madu secara sempurna saat pengeringan. Alat yang digunakan : hand mixer.
4. Pengeringan
Prinsip dari tahap ini : menghilangkan sejumlah air dari bahan pangan. Tujuan yang ingin dicapai adalah didapatkan madu dengan kadar air sangat rendah. Proses pengeringan dapat dilakukan dengan berbagai macam tipe pengering. Pemilihan tipe pengering ditentukan berdasarkan jenis komoditi yang akan dikeringkan, bentuk akhir produk yang dikehendaki, faktor ekonomi dan kondisi operasinya (Desrosier, 1988). Berikut ini beberapa tipe pengering serta aplikasinya pada produk pangan.
Tabel 6. Tipe pengering sarta aplikasinya pada produk pangan
Tipe Pengering | Produk Pangan |
Pengering drum | Susu, sari sayuran, pisang, kranberri |
Pengering rak vakum | Produksi bahan pangan tertentu yang terbatas |
Pengering semprot (spray drier) | Susu, tepung telur utuh, tepung kuning telur |
Pengering beku (freeze drier) | Daging |
Sumber : Desrosier (1988)
Uraian mengenai tipe-tipe pengering pada Tabel 6 adalah sebagai berikut.
a. Pengering Drum (drum drier)
Pengering ini terdiri dari suatu drum yang berputar, yang dipanaskan dengan uap. Pengering jenis ini biasa digunakan untuk mengeringkan produk-produk cair. Cara mengunakan pengering ini adalah : produk yang dikeringkan dituangkan diatas permukaan drum sebagai suatu lapisan yang tipis, kemudian produk yang telah kering dilepaskan dari permukaan drum dengan menggunakan pisau pengeruk. Selanjutnya lapisan yang kering tersebut digiling menjadi suatu bubuk yang halus (Desrosier, 1988).
b. Pengering rak vakum
Pengering ini terdiri dari suatu kabinet dengan rak berongga yang berlubang. Cara menggunakannya dengan meletakkan produk didalam nampan yang ditempatkan diatas rak-rak tersebut. Unit pengering ini ditutup rapat kemudian dihampakan. Media pemanas dialirkan melalui rak berongga ini sehingga dapat memanasi produk yang dikeringkan. Pengering ini terutama digunakan untuk mengeringkan produk-produk yang menyerupai “busa kering” (Desrosier, 1988).
Pengeringan vakum merupakan salah satu cara pengeringan bahan dalam suatu ruangan yang tekanannya lebih rendah dibanding tekanan udara atmosfir. Pengeringan dapat berlangsung dalam waktu relatif cepat walaupun pada suhu yang lebih rendah daripada pengeringan atmosfir. Dengantekanan uap air dalam udara yang lebih rendah, air pada bahan akan menguap pada suhu rendah (Aman et al. 1992). Penguapan air pada suhu dan tekanan rendah dapat dijelaskan dengan persamaan gas ideal, yaitu
Dimana : P = tekanan gas (N/m2)
V = volume gas (m3)
n = jumlah mol (mol)
R = konstanta gas universal (R = 8,315 J/mol.K)
T = suhu mutlak gas (K)
Berdasarkan persamaan ini maka dapat dijelaskan bahwa air akan teruapkan pada suhu yang sebanding dengan tekanan gasnya. Pada tekanan rendah maka air akan teruapkan pada suhu yang rendah pula (Kanginan, 2003).
Menurut Earle (1986), ketika tekanan uap bahan cair mencapai tekanan sekelilingnya, bahan cair akan mendidih. Inilah yang menyebabkan air dalam bahan dapat teruapkan pada suhu rendah dalam mekanisme pengeringan vakum. Seluruh ruangan pengeringan berada dalam kondisi hampa udara dan bahan yang dikeringkan tidak bergerak (Wirakartakusumah, Djoko dan Nuri 1989).a. Pengering semprot
Prinsip kerja pengering semprot adalah produk pangan didispersikan sebagai tetes-tetes halus yang tersuspensikan di dalam udara pengering. Keuntungan dari cara ini adalah waktu pengeringannya yang sangat singkat, dan jika dikerjakan dengan tepat dapat mempertahankan cita rasa, warna, dan nilai gizi produk pangan yang dikeringkan (Desrosier, 1988). Hasil yang dicapai adalah produk berupa serbuk halus. Bahan pangan yang dikeringkan menggunakan pengeringn semprot harus dalam bentuk cair.Secara umum, pengering semprot mempunyai lima elemen penting, yaitu : pemanas udara (heater), ruang pengering (drying chamber), sistem untuk mendispersikan bahan menjadi tetes halus kering (droplets), sistem pengumpul partikel kering, dan blower untuk mengalirkan udara melalui sistem.
a. Freeze drier
Penggunaan pengering ini yaitu bahan diletakkan di atas rak di dalam ruang hampa. Pada umumnya bahan dibekukan terlebih dahulu sebelum dimasukkan ke dalam pengering. Panas dipindahkan ke bahan dengan cara konduksi atau pemancaran dan udara dipindahkan dengan pompa hampa udara dan diembunkan (Earle, 1969). Menurut Barbosa dan Canovas (1997) prinsip kerja dari freeze drying adalah menghilangkan air dari produk dengan cara sublimasi air bebas dari fase padatnya. Karakteristik dari produk akhir yang dihasilkan dapat dipertahankan aroma, flavor, kandungan nutrisinya, serta sifat rehidrasi yang baik. Namun, prosesnya tergolong lambat dan memerlukan biaya yang mahal.
2.2 Suhu Transisi Gelas
Suhu transisi gelas (Tg) adalah suhu dimana terjadi perubahan kondisi fisik polimer dari kondisi gelas (glassy state) menuju ke kondisi karet (rubbery state). Transisi atau perubahan dari kondisi gelas menuju kondisi karet diikuti oleh perubahan karakteristik fisik benda tersebut seperti viskositas, kapasitas panas, serta sifat mekanis lainnya (Nurhadi dan Nurhasanah, 2008). Suhu transisi gelas pada berbagai bahan pangan disajikan pada Tabel 7.
Tabel 7. Suhu Transisi Gelas pada berbagai Bahan Pangan.
Jenis Bahan | Tg (0C) |
Fruktosa | 14 |
Glukosa | 31 |
Galaktosa | 32 |
Sukrosa | 62 |
Maltosa | 87 |
Laktosa | 101 |
Asam sitrat | 6 |
Asam tartat | 18 |
Asam malat | -21 |
Asam laktat | -60 |
100 | |
121 | |
141 | |
160 | |
188 | |
Pati | 243 |
Ice cream | -34.3 |
Madu | -42 sampai -51 |
Sumber : Bhandari (2002).
Suhu transisi gelas menyebabkan sifat lengket pada bahan pangan dalam proses pengeringan. Bahan pangan yang mempunyai sifat lengket yang kuat digolongkan menjadi 2 macam. Yang pertama yaitu bahan pangan yang mempunyai kadar gula tinggi seperti jus buah, fruit leather, madu, molases, dan bahan pangan berasam tinggi. Bahan pangan kedua adalah bahan pangan dengan kadar lemak tinggi seperti cokelat. Faktor penyebab bahan pangan tersebut mempunyai sifat lengket yang tinggi adalah sifat higroskopis yang tinggi, kelarutan yang tinggi, suhu leleh yang rendah, dan suhu transisi gelas yang rendah.
Dapat dilihat pada Gambar 7, konsep ini diaplikasikan pada bahan pangan untuk memprediksi sifat mekanis atau tekstur bahan pangan (kerenyahan, kelengketan, kekakuan, pengempalan, viskositas dan lain-lain). Selain itu, sifat transisi gelas dapat pula dilihat sebagai parameter dari mobilitas air dari suatu bahan, memiliki pengaruh terhadap aktivitas biologis lainnya seperti aktivitas enzim dan pertumbuhan mikroorganisme dan secara langsung berpengaruh pula terhadap stabilitas bahan pangan selama penyimpanan (Adawiyah, 2002).Konsep suhu transisi gelas untuk memprediksi sifat mekanis atau tekstur bahan pangan dijelaskan sebagai berikut:
1. Viskositas
Kondisi gelas dari material amorf diperkirakan memiliki viskositas yang sangat tinggi yaitu pada 1012 Pa.s (Ross, 1995). Menurut Champion et.al (2000), menyatakan bahwa transisi gelas berhubungan dengan suhu dimana viskositasnya mencapai nilai 1010 – 1012 Pa.s.
Ross (1995) dalam Pratama (2009), menjelaskan bahwa viskositas solid amorfous bahan pangan ditentukan oleh suhu dan kadar air. Plastisitas yang disebabkan oleh suhu dan perubahan kadar air selama pengolahan pangan atau selama penyimpanan dapat diamati dari perubahan tekstur.
2. Kelengketan
Menurut Downtown (1982) dalam Pratama (2009), partikel dari bubuk amorf menjadi lengket jika terdapat cairan dalam jumlah yang cukup dan dapat mengalir membentuk jembatan antar partikel yang cukup kuat.
Menurut Bhandari (2002), suhu transisi gelas madu bekisar -41 sampai dengan -51 0C dan akan mengalami kelengketan bila dipanaskan diatas suhu transisi gelas tersebut. Penambahan maltodekstrin sebagai bahan pengisi akan meningkatkan suhu transisi gelas madu sehingga dapat dilakukan proses pengeringan madu dengan spray drying.Hubungan suhu transisi gelas dengan sifat kelengketan bahan pangan dapat disimpulkan sebagai berikut :
· Jika suhu bahan pangan dipanaskan di atas suhu transisi (100 C di atas Tg atau lebih) maka bahan tersebut disimpulkan akan memiliki sifat lengket.
· Semakin pendek rantai molekul maka suhu transisi gelas makin rendah (suhu transisi gelas monosakarida lebih rendah dibandingkan dengan disakarida
· Air dapat menurunkan suhu transisi gelas secara signifikan
· Untuk sistem pangan kompleks suhu transisi gelas bahan tersebut merupakan fungsi dari jumlah tiap komponen penyusunnya dan besarnya suhu transisi gelas penyusunnya tetapi hubungannya tidak linier.
Suhu transisi gelas yang terkait dengan sifat kelengketan bahan pangan dapat digunakan untuk menjelaskan permasalahan yang sering terjadi pada proses pengeringan, misalnya pada pengeringan semprot atau spray drying. (Nurhadi dan Nurhasah, 2008).
1. Kerenyahan
Kerenyahan bahan pangan berkadar air rendah dipengaruhi oleh kandungan air dan akan hilang karena adanya plastisasi struktur fisik oleh suhu atau air. Nelson dan Labuza (1993) dalam Pratama (2009), menyatakan bahwa sereal kering memiliki tekstur yang renyah dalam keadaan gelas, tetapi plastisasi akibat peningkatan kadar air atau suhu menyebabkan terjadinya perubahan material menjadi keadaan karet atau rubbery sehingga produk menjadi lembek (sogginess).Pada pengeringan konvensional menggunakan udara panas pada bahan pangan padat yang dikeringkan sering ditemui masalah tingkat mengalir yang rendah dari bahan tersebut, lengket pada alat pengering, produk yang lunak ketika masih dikeringkan dan ketika setelah dingin berubah menjadi padat dan lebih keras. Sementara untuk bahan pangan yang dikeringkan suhu transisi gelas dapat digunakan untuk menjelaskan permasalahan timbulnya clumping, agglomerasi, caking dan pembentukan kristal pada bahan pangan yang akan disimpan.
Menurut Nurhadi dan Nurhasanah (2008), mengatasi masalah tersebut maka pendekatan suhu transisi gelas dapat dilakukan sebagai berikut:
1. Menghindari bahan yang lengket pada rak-rak pengering maka bahan tersebut harus dikeringkan di bawah suhu transisi gelasnya tetapi hal ini sering tidak mungkin dilakukan.
2. Pengeringan menggunakan suhu pengering yang tidak terlalu tinggi
3. Meningkatkan suhu transisi gelas bahan dengan menambahkan bahan tersebut dengan bahan dengan berat molekul tinggi seperti maltodekstrin
4. Pendinginan yang secepat mungkin sesaat setelah bahan dikeringkan mencapai suhu di bawah suhu transisi gelasnya.
Mendesain ulang alat pengering untuk bahan pangan yang mempunyai sifat lengket.Madu bersifat higroskopis karena merupakan larutan gula yang lewat jenuh (supersaturated solution) dan tidak stabil (Koswara, 2002). Sehingga madu mudah menyerap air dari lingkungan yang menyebabkan madu menjadi encer dan mudah terfermentasi. Untuk mengatasi hal ini maka dapat dilakukan pengolahan madu menjadi bentuk kering. Keunggulan madu dalam bentuk kering ini diantaranya adalah lebih stabil, lebih tahan lama, mudah ditangani, serta mudah untuk diaplikasikan pada produk-produk pangan lainnya.
Dried honey adalah madu yang telah dikeringkan, dimana dalam proses pengeringannya ditambahkan bahan pengisi untuk membantu proses pengeringan dan meningkatkan stabilitas produk. Nurhadi dan Nurhasanah (2008) mengelompokkan madu ke dalam produk pangan yang mengandung kadar gula yang tinggi. Hal ini menyebabkan madu mempunyai sifat yang sangat lengket. Kelengketan ini akan menurunkan rendemen, terutama pada proses spray drying karena banyak bahan yang lengket pada ruang pengering.
Sifat lengket madu pada pengeringan juga disebabkan oleh suhu transisi gelas madu yang sangat rendah, sehingga perlu dikeringkan dengan suhu dibawah suhu transisi gelasnya, tetapi hal ini tidak mungkin dilakukan. Solusinya adalah meningkatkan suhu transisi gelasnya dengan menambahkan bahan pengisi yng mempunyai berat molekul besar, seperti maltodekstrin dan gum arab (Nurhadi dan Nurhasanah, 2008). Merujuk pada NHB, formulasi tepung madu mengandung madu sebanyak 50%, 65%, 70%, atau lebih.
Merujuk pada penelitian sebelumnya, maka bahan penyalut yang digunakan pada penelitian ini adalah maltodekstrin dan gum arab. Sifat maltodekstrin antara lain memberikan tekstur dan bentuk, mampu mengikat flavor, dapat menjadi barrier oksigen, mempunyai dispersibilitas dan solubilitas yang baik (Frye & Setser, 1993 dalam Iskandar, 2001). Industri flavor menggunakan gum arab untuk memperbaiki flavor (flavor-fixative), mencegah flavor dari evaporasi, oksidasi, dan penyerapan uap air dari udara (Carriedo, 1994).
Terdapat beberapa tipe pengering yang dapat digunakan untuk menghasilkan tepung madu. Tetapi alat yang biasa dipakai untuk produksi tepung madu adalah tipe pengering semprot (spray drier). Iskandar (2001) menyatakan bahwa suhu inlet/outlet yang digunakan pada pengering semprot adalah 180/70 0C. Tipe pengering yang lebih sederhana untuk pembuatan tepung madu adalah pengering vakum (oven vacuum). Keuntungan dalam pengeringan hampa udara didasarkan pada penguapan yang terjadi lebih cepat pada tekanan rendah daripada tekanan tinggi. Merujuk pada penelitian pembuatan tepung madu menggunakan pengering vakum yang dilakukan oleh Gautama (2010) dengan bahan pengisi dekstrin, Pratama (2009) dengan bahan pengisi maltodekstrin, dan Prayoga (2010) dengan bahan pengisi gum arab, maka dipilih kondisi pengeringan dengan suhu 60 0C dan tekanan 25 atm selama ± 1 jam. Jika ingin dihasilkan tepung madu dengan komposisi 100% madu, maka dapat dilakukan dengan pengeringan beku (freeze drying) di bawah suhu transisi gelas madu. Hal ini tidak mungkin dilakukan terutama dari segi ekonomisnya.
Pembuatan tepung madu dengan perbandingan maltodekstrin dan madu 50:50 menghasilkan tepung madu dengan karakteristik sensori terbaik (Widjanarko, 2008). Hasil penelitian Iskandar (2001), tepung madu dengan perbandingan madu dan dekstrin 45 : 55 menghasilkan tepung madu sebanyak 54,2% sedangkan perbandingan madu dan dekstrin 30 : 70 menghasilkan tepung madu sebesar 81,6%. Menurut Prayoga (2010) tepung madu pada perbandingan 50:50 terbentuk tepung berwarna putih agak kekuningan dengan hasil akhir 93% dan setelah digrinder dan diayak 60 mesh rendemen akhirnya yaitu 90%.
Pembuatan tepung madu menggunakan pengering semprot memang biasa digunakan di industri, tetapi jika diterapkan pada usaha kecil dan menengah akan sulit untuk pembelian mesin yang terbilang mahal. Penelitian yang dilakukan oleh Gautama (2010), Pratama (2009), dan Prayoga (2010) dapat menjawab kebutuhan tersebut. Namun, karakteristik tepung madu yang dihasilkan dengan pengering vakum perlu dibandingkan dengan karakteristik tepung madu yang biasa dihasilkan dengan pengering semprot untuk lebih menggambarkan karakteristik kedua tepung tersebut. Berdasarkan hal tersebut pada penelitian ini pengeringan dilakukan dengan dua alat yang berbeda, yaitu pengering semprot dan pengering vakum untuk membandingkan karakteristik tepung madu yang dihasilkan.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar