CFU/mL 2,0×10 Bakteri Jenis Bakteri Jumlah Gambar Keterangan...
Transcript of CFU/mL 2,0×10 Bakteri Jenis Bakteri Jumlah Gambar Keterangan...
41
V. HASIL DAN PEMBAHASAN
5.1 Total Bakteri Probiotik pada Suspensi Bakteri dan Kultur Freeze
Dried Bifidobacterium bifidum
Bakteri yang digunakan pada penelitian ini adalah Bifidobacterium
bifidum. Untuk verifikasi bakteri yang digunakan, dilakukan pewarnaan gram.
Pewarnaan gram adalah salah satu metode pewarnaan untuk mengidentifikasi
bakteri berdasarkan perbedaan struktur dinding selnya, sehingga bakteri
dikategorikan pada dua golongan, yaitu bakteri gram positif dan gram negatif
(Putri dkk., 2017). Berikut hasil verifikasi bakteri B. bifidum dapat dilihat pada
Tabel 4 dan data lengkap perhitungan jumlah bakteri terdapat pada Lampiran 4.
Tabel 4. Hasil Verifikasi Mother Cultur Bakteri B. bifidum.
Jenis Bakteri Jumlah
Bakteri
Gambar Keterangan
Gram positif 2,0 × 1012
CFU/mL
Bakteri berbentuk
batang Y dan
berwarna biru.
Perbesaran yang
dipakai 1000x.
Berdasarkan hasil pengamatan pewarnaan gram, ciri-ciri yang dihasilkan
dari bakteri yang diamati, yaitu gram positif, berbentuk batang Y. Hasil
pengamatan tersebut sesuai dengan ciri-ciri B. bifidum. B. bifidum merupakan
bakteri gram positif, berbentuk batang dalam berbagai penampilan, termasuk juga
berbentuk batang Y (tidak beraturan dengan sedikit bagian tengah cekung dan
42
ujung yang bengkak) (Desai, 2008). Jumlah bakteri pada mother culture bakteri B.
bifidum adalah 2 x 1012 CFU/mL.
Total bakteri probiotik pada suspensi bakteri dan kultur freeze dried
bakteri probiotik perlu diamati untuk memastikan bahwa total bakteri masih
memenuhi persyaratan untuk ditambahkan pada minuman sinbiotik. Hasil
perhitungan total probiotik pada suspensi dan kultur freeze dried dapat dilihat
pada Tabel 5 dan data lengkap perhitungan jumlah bakteri terdapat pada Lampiran
4.
Tabel 5. Total Probiotik pada Suspensi dan Kultur Freeze Dried Bakteri
Bifidobacterium bifidum.
Sumber TPC (CFU/mL) Viabilitas
Suspensi 1,9 x 1010 84,2%
Freeze dried 1,6 x 1010
Berdasarkan Tabel 5, total bakteri probiotik pada suspensi dan kultur
freeze dried berturut-turut, yaitu 1,9 x 1010 dan 1,6 x 1010 CFU/mL. Total bakteri
tersebut telah melebihi standar bakteri probiotik pada produk sinbiotik, yaitu 107
CFU/mL (FAO, 2002). Penurunan jumlah bakteri pada suspensi dan kultur freeze
dried ini dapat dipengaruhi oleh beberapa faktor, yaitu nutrisi, temperatur,
kelembapan, oksigen, pH, dan substansi penghambat (Hayes, 1995 dalam
Ningsih, 2017). Nutrisi bakteri probiotik ini didapatkan dari susu skim dan
tepung sorgum, yang terdiri dari komponen oligosakarida, yaitu seperti rafinosa,
stakiosa dan verbaskos.
Proses freeze drying yang dilakukan juga merupakan salah satu penyebab
turunnya jumlah bakteri. Hal ini sesuai dengan hasil penelitian Puspawati dkk.
43
(2010), bahwa proses freeze drying dapat menurunkan jumlah bakteri tetapi masih
dapat menghasilkan bakteri probiotik dengan viabilitas yang tinggi. Viabilitas
bakteri probiotik yang dihasilkan pada penelitian ini cukup tinggi, yaitu 84,2%.
Cara penyimpanan sangat berpengaruh pada ketersediaan bakteri. Kultur
kering B.bifidum disimpan dengan kemasan metalized pada suhu 4oC. Kemasan
metalized ini memiliki permeabilitas yang rendah (0,0136 g/m2.hari.mmHg)
dibandingkan dengan kemasan lainnya, seperti plastik polypropylene (0,0785
g/m2.hari.mmHg) dan plastik polyethylene (0,46 g/m2.hari.mmHg), sehingga
penurunan jumlah bakteri dapat diminimalisasi (Murni dkk., 2017). Penyimpanan
suhu rendah dapat mencegah metabolisme bakteri.
5.2 Total Bakteri Probiotik dan Asam Laktat Minuman Sinbiotik Tepung
Sorgum Selama Penyimpanan pada Berbagai Suhu.
Total mikroorganisme minuman sinbiotik tepung sorgum diamati untuk
mengetahui perubahan kualitas yang terjadi pada penyimpanan suhu 15±3oC,
25±3oC, dan 35±3oC. Total mikroorganisme minuman sinbiotik tepung sorgum
selama penyimpanan mengalami perubahan dan cenderung menurun.
Total mikroorganisme yang diamati adalah bakteri probiotik dan bakteri
asam laktat (BAL). Perhitungan total mikroorganisme dilakukan dengan metode
Bacteriological Analytical Manual (BAM). Hasil perhitungan BAL dan probiotik
dapat dilihat pada Tabel 6.
44
Tabel 6. Hasil Perhitungan Bakteri Asam Laktat dan Bakteri Probiotik
Minuman Sinbiotik Tepung Sorgum.
Suhu Waktu
(jam)
Jumlah Bakteri (CFU/mL) Log CFU/mL
BAL Probiotik BAL Probiotik
15±3oC
0 5,5 x 1010 2,4 x 1010 10,7 10,4
24 5,4 x 1010 1,2 X 1010 10,7 10,1
48 3,1 x 1010 2,8 x 109 10,5 9,4
72 1,6 x 1010 8,6 x 108 10,2 8,9
96 8,7 x 109 5,1 x 108 9,9 8,7
120 2,8 x 109 7,7 x 10 7 9,4 7,9
25±3oC
0 4,8 x 1010 2,4 x 1010 10,7 10,4
2 4,6 x 1010 2,0 x 1010 10,7 10,3
4 2,9 x 1010 4,4 x 109 10,4 9,6
6 2,8 x 1010 3,9 x 109 10,4 9,6
10 3,0 x 1010 3,9 x 108 10,5 8,6
24 2,2 x 109 2,8 x 107 9,3 7,4
35±3oC
0 2,3 x 1011 2,6 x 1010 11,4 10,4
2 2,2 x 1011 2,1 x 1010 11,3 10,3
4 2,0 x 1011 1,7 x 1010 11,3 10,2
6 3,9 x 1010 4,7 x 109 10,6 9,7
10 2,2 x 1010 3,6 x 108 10,3 8,6
24 4,6 x 109 4,0 x 107 9,7 7,6
Berdasarkan data pada Tabel 6, nilai total mikroorganisme, baik BAL
maupun probiotik mengalami penurunan selama penyimpanan. Penurunan total
bakteri ini dipengaruhi oleh faktor intrinsik dan ekstrinsik, yaitu pH, aktivitas air,
nutrisi, suhu penyimpanan, serta jenis dan jumlah gas pada lingkungan (Herawati,
2008). Suhu penyimpanan yang tinggi akan mempengaruhi stabilitas produk
(probiotik) (Desmond dkk., 2002). Penggunaan suhu tinggi pada penyimpanan
produk berdampak pada pertumbuhan bakteri pada minuman sinbiotik seperti
bakteri asam laktat. Pada suhu optimal, bakteri asam laktat ini akan menghasilkan
asam-asam organik sebagai hasil metabolisme yang mengakibatkan menurunnya
pH minuman sinbiotik. Penurunan pH ini berdampak pada kondisi lingkungan
45
pertumbuhan mikroorganisme, sehingga pertumbuhan mikroorganisme semakin
menurun.
Berdasarkan Tabel 6, total BAL dapat diplotkan pada grafik seperti pada
Gambar 7 dan Gambar 8 sehingga diperoleh persamaan seperti pada Tabel 7.
Gambar 7. Grafik Hubungan Antara Lama Penyimpanan terhadap Total
Bakteri Asam Laktat pada Suhu 15oC.
Gambar 8. Grafik Hubungan Antara Lama Penyimpanan terhadap Total
Bakteri Asam Laktat pada Suhu 25oC dan 35oC.
y = -0.0109x + 10.911R² = 0.9351
8.50
9.00
9.50
10.00
10.50
11.00
11.50
0 24 48 72 96 120
Tota
l Bak
teri
(Lo
g C
FU/m
L)
waktu (jam)
Suhu 15C
Linear (Suhu 15C)
y = -0.0547x + 10.751R² = 0.9096
y = -0.0752x + 11.343R² = 0.8927
0.00
2.00
4.00
6.00
8.00
10.00
12.00
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24
Tota
l Bak
teri
(Lo
g C
FU/m
L)
waktu (jam)
Suhu 25C
Suhu 35C
Linear (Suhu 25C)
Linear (Suhu 35C)
Suhu 15 oC
Linear(suhu 15oC)
Suhu 25 oC
Suhu 30 oC
Linear(suhu 25oC)
Linear(suhu 30oC)
46
Tabel 7. Persamaan Regresi Lama Penyimpanan terhadap Total Bakteri
Asam Laktat.
Suhu Penyimpanan Persamaan Regresi Nilai R2 Nilai r
15±3oC y = -0,01x + 10,91 0,94 0,97
25±3oC y = -0,05x + 10,75 0,91 0,95
35±3oC y = -0,08x +11,34 0,89 0,94
Berdasarkan data pada Tabel 7, penyimpanan minuman sinbiotik tepung
sorgum pada suhu 15±3oC, 25±3oC, dan 35±3oC terhadap total BAL memiliki
nilai r (koefisien korelasi) yang mendekati nilai 1, yaitu sebesar 0,94-0,97 (94%-
97%). Nilai koefisien korelasi tersebut menunjukkan bahwa total BAL dengan
lama penyimpanan memiliki keeratan hubungan yang sangat kuat. Selisih 3%-6%
dipengaruhi oleh faktor lainnya, seperti nilai pH dan nutrisi. Suhu penyimpanan
15±3oC, 25±3oC, dan 35±3oC pempengaruhi total BAL sebesar 89%-94%. Nilai
slope menyatakan penurunan total BAL (slope bernilai negatif) selama
penyimpanan sebesar 0,01%-0,08% pada penyimpanan suhu 15±3oC, 25±3oC, dan
35±3oC.
Berdasarkan Tabel 6, total bakteri probiotik dapat diplotkan pada grafik
seperti pada Gambar 9 dan Gambar 10 sehingga diperoleh persamaan seperti pada
Tabel 8.
47
Gambar 9. Grafik Hubungan Antara Lama Penyimpanan terhadap Total
Bakteri Probiotik pada Suhu 15oC.
Gambar 10. Grafik Hubungan Antara Lama Penyimpanan terhadap Total
Bakteri Probiotik pada Suhu 25oC dan 35oC.
Tabel 8. Persamaan Regresi Lama Penyimpanan terhadap Total Bakteri
Probiotik.
Suhu Penyimpanan Persamaan Regresi Nilai R2 Nilai r
15±3oC y = -0,02x + 10,45 0,98 0,99
25±3oC y = -0,13x + 10,28 0,95 0,97
35±3oC y = -0,13x +10,43 0,92 0,96
Berdasarkan data pada Tabel 8, penyimpanan minuman sinbiotik tepung
sorgum pada suhu 15±3oC, 25±3oC, dan 35±3oC terhadap total bakteri probiotik
y = -0.0202x + 10.451R² = 0.9801
0.00
2.00
4.00
6.00
8.00
10.00
12.00
0 24 48 72 96 120
Tota
l Bak
teri
(Lo
g C
FU/m
L)
waktu (jam)
Suhu 15C
Linear (Suhu 15C)
y = -0.1255x + 10.288R² = 0.9482
y = -0.1261x + 10.433R² = 0.9194
0.00
2.00
4.00
6.00
8.00
10.00
12.00
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24
Tota
l Bak
teri
(Lo
g C
FU/m
L)
waktu (jam)
Suhu 25C
Suhu 35C
Linear (Suhu 25C)
Linear (Suhu 35C)
Suhu 15 oC
Linear(suhu 15oC)
Suhu 25 oC
Suhu 30 oC
Linear(suhu 25oC)
Linear(suhu 30oC)
48
memiliki nilai r (koefisien korelasi) yang mendekati nilai 1, yaitu sebesar 0,96-
0,99 (96%-99%). Nilai koefisien korelasi tersebut menunjukkan bahwa total
bakteri probiotik dengan lama penyimpanan memiliki keeratan hubungan yang
sangat kuat. Selisih 1%-4% dipengaruhi oleh faktor lainnya, seperti nilai pH dan
nutrisi. Suhu penyimpanan 15±3oC, 25±3oC, dan 35±3oC pempengaruhi total
probiotik sebesar 92%-94%. Nilai slope menyatakan penurunan total bakteri
probiotik (slope bernilai negatif) selama penyimpanan sebesar 0,02%-0,13% pada
penyimpanan suhu 15±3oC, 25±3oC, dan 35±3oC.
5.3 Nilai pH Minuman Sinbiotik Tepung Sorgum Selama Penyimpanan
pada Berbagai Suhu.
Nilai pH minuman sinbiotik tepung sorgum selama penyimpanan pada
berbagai suhu mengalami perubahan. Perubahan nilai pH ini cenderung menurun.
Nilai pH pada minuman sinbiotik tepung sorgum selama penyimpanan dapat
dilihat pada Tabel 9 dan data lengkap terdapat pada Lampiran 5.
49
Tabel 9. Perubahan Nilai pH Minuman Sinbiotik Tepung Sorgum pada
Berbagai Suhu Penyimpanan.
Suhu Waktu (jam) Nilai pH
15±3oC
0 6,4
24 6,4
48 6,3
72 6,2
96 5,3
120 4,7
25±3oC
0 6,4
2 6,4
4 6,3
6 6,3
10 6,3
24 4,5
35±3oC
0 6,5
2 6,4
4 6,4
6 6,3
10 6,1
24 4,3
Berdasarkan hasil pengamatan nilai pH minuman sinbiotik tepung sorgum
pada awal pengamatan memiliki nilai netral, yaitu 6,4-6,5. Selama penyimpanan,
nilai pH menurun, hal ini disebabkan karena kandungan nutrisi yang terdapat pada
minuman sinbiotik akan difermentasi oleh bakteri probiotik menjadi asam.
Prebiotik pada minuman sinbiotik tepung sorgum yang terdiri dari oligosakarida
(rafinosa, stakiosa dan verbaskos), sukrosa, dan laktosa pada minuman sinbiotik
difermentasi oleh bakteri probiotik sehingga menghasilkan asam organik dan gas
(Biradar dkk., 2005 dalam Ningsih, 2017).
Fermentasi yang terjadi adalah heterofermentatif, sehingga yang dihasilkan
tidak hanya asam laktat tetapi senyawa lainnya, seperti asam asetat, etanol, dan
gas CO2. Mula-mula karbohidrat (dalam minuman sinbiotik bisa bersumber dari
50
oligosakarida atau sukrosa) mengalami glikolisis yang menghasilkan asam
piruvat. Selanjutnya asam piruvat ini difermentasi secara anaerob menjadi asam
organik. Terbentuknya asam ini berpengaruh pada nilai pH minuman sinbiotik.
Penurunan nilai pH ini berpengaruh pada menurunnya jumlah bakteri karena pH
optimal pertumbuhan probiotik, khususnya Bifidobacterium adalah 6,5—7
(Biavati dan Mattarelli, 2012).
Penurunan nilai pH pada minuman sinbiotik berkaitan juga dengan suhu
penyimpanan. Jika suhu penyimpanan rendah maka perubahan nilai pH akan
berjalan lambat, sedangkan jika suhu penyimpanan tinggi maka perubahan nilai
pH akan berjalan cepat. Hal ini dapat terjadi karena metabolisme bakteri pada
suhu rendah akan berjalan lambat, sehingga produksi asam rendah, begitu pula
sebaliknya (Raspati, 2017).
Semakin tinggi suhu penyimpanan maka nilai pH akan semakin cepat
mencapai titik isoelektriknya. Titik isoelektrik adalah titik pada saat muatan
keseluruhan protein nol (netral). pH isoelektrik protein yang terkandung pada
minuman sinbiotik adalah 4,6 (O’Kennedy, 2011). Minuman sinbiotik tepung
sorgum yang disimpan pada suhu 25±3oC dan 35±3oC pada jam ke-24 mengalami
penurunan kualitas berupa terbentuknya lapisan, diantaranya lapisan padat yang
mengapung, lapisan cair, dan lapisan padat yang mengendap. Lapisan padat yang
mengendap diduga merupakan tepung sorgum. Lapisan padat yang mengapung
diduga merupakan senyawa protein yang mengalami denaturasi akibat tercapainya
pH isoelektrik. Sedangkan pada penyimpanan suhu 15±3oC pH belum mencapai
51
pH isoelektriknya sehingga tidak mengalami denaturasi tetapi tetap mengalami
pengentalan.
Berdasarkan Tabel 9, nilai pH minuman sinbiotik tepung sorgum dapat
diplotkan pada grafik seperti pada Gambar 11 dan Gambar 12 sehingga diperoleh
persamaan seperti pada Tabel 10.
Gambar 11. Grafik Hubungan Antara Lama Penyimpanan terhadap Nilai
pH pada Suhu 15oC.
Gambar 12. Grafik Hubungan Antara Lama Penyimpanan terhadap Nilai
pH pada Suhu 25oC dan 35oC.
y = -0.0142x + 6.7333R² = 0.7939
0.00
1.00
2.00
3.00
4.00
5.00
6.00
7.00
8.00
0 24 48 72 96 120
pH
waktu (jam)
Suhu 15C
Linear (Suhu 15C)
y = -0.081x + 6.6545R² = 0.8788
y = -0.0938x + 6.7195R² = 0.9385
0.00
1.00
2.00
3.00
4.00
5.00
6.00
7.00
8.00
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24
pH
waktu (jam)
Suhu 25C
Suhu 35C
Linear (Suhu 25C)
Linear (Suhu 35C)
Suhu 15 oC
Linear(suhu 15oC)
Suhu 25 oC
Suhu 30 oC
Linear(suhu 25oC)
Linear(suhu 30oC)
52
Tabel 10. Persamaan Regresi Lama Penyimpanan terhadap Nilai pH.
Suhu Penyimpanan Persamaan Regresi Nilai R2 Nilai r
15±3oC y = -0,01x + 6,73 0,79 0,89
25±3oC y = -0,08x + 6,65 0,88 0,93
35±3oC y = -0,09x +6,72 0,94 0,97
Berdasarkan data pada Tabel 10, penyimpanan minuman sinbiotik tepung
sorgum pada suhu 15±3oC, 25±3oC, dan 35±3oC terhadap nilai pH memiliki nilai r
(koefisien korelasi) yang mendekati nilai 1, yaitu sebesar 0,89-0,97 (89%-97%).
Nilai koefisien korelasi tersebut menunjukkan bahwa nilai pH dengan lama
penyimpanan memiliki keeratan hubungan yang sangat kuat. Suhu penyimpanan
15±3oC, 25±3oC, dan 35±3oC pempengaruhi nilai pH sebesar 79%-94%. Nilai
slope menyatakan penurunan nilai pH (slope bernilai negatif) selama
penyimpanan sebesar 0,01%-0,09% pada penyimpanan suhu 15±3oC, 25±3oC, dan
35±3oC..
5.4 Nilai Viskositas Minuman Sinbiotik Tepung Sorgum Selama
Penyimpanan pada Berbagai Suhu.
Minuman sinbiotik tepung sorgum mengalami perubahan viskositas
selama penyimpanan pada berbagai suhu. Nilai viskositas minuman sinbiotik
tepung sorgum diukur menggunakan viskometer pada rpm 100 dengan spindel L1
mulai jam ke-0 dan spindel L2 saat jam ke-24 dan ke-120. Nilai viskositas
minuman sinbiotik tepung sorgum dapat dilihat pada Tabel 11.
53
Tabel 11. Nilai Viskositas Minuman Sinbiotik pada Berbagai Suhu
Penyimpanan.
Suhu Waktu Nilai Viskositas (mPas)
15±3oC
0 31
24 35
48 36
72 43
96 50
120 57
25±3oC
0 23
2 25
4 26
6 27
10 30
24 45
35±3oC
0 33
2 39
4 54
6 60
10 62
24 81
Berdasarkan data pada Tabel 11, nilai viskositas dari minuman sinbiotik
meningkat selama penyimpanan. Peningkatan viskositas ini berhubungan dengan
metabolisme bakteri pada minuman sinbiotik. Asam yang terbentuk dari
metabolisme bakteri akan mengakibatkan viskositas produk meningkat karena
jaringan protein menjadi semakin kuat (Saint-Eve dkk., 2008). Protein pada
minuman sinbiotik akan terkoagulasi sehingga membentuk gumpalan. Aktivitas
pengasaman oleh mikroorganisme ini diperkuat dengan penurunan nilai pH
minuman sinbiotik.
Peningkatan viskositas juga dipengaruhi oleh suhu penyimpanan minuman
sinbiotik. Pada penyimpanan suhu tinggi, nilai viskositas meningkat lebih cepat
dibandingkan penyimpanan pada suhu rendah. Hal ini berkaitan dengan
pertumbuhan mikroorganisme yang semakin cepat pada suhu optimalnya.
54
Berdasarkan Tabel 11, nilai viskositas minuman sinbiotik tepung sorgum
dapat diplotkan pada grafik seperti pada Gambar 13 dan Gambar 14 sehingga
diperoleh persamaan seperti pada Tabel 12.
Gambar 13. Grafik Hubungan Antara Lama Penyimpanan terhadap Nilai
Viskositas pada Suhu 15oC.
Gambar 14. Grafik Hubungan Antara Lama Penyimpanan terhadap Nilai
Viskositas pada Suhu 25oC dan 35oC.
Tabel 12. Persamaan Regresi Lama Penyimpanan terhadap Nilai Viskositas.
Suhu Penyimpanan Persamaan Regresi Nilai R2 Nilai r
15±3oC y = 0,22x + 29,00 0,95 0,98
25±3oC y = 0,91x + 22,32 0,99 0,99
35±3oC y = 1,83x +40,77 0,86 0,93
y = 0.2167x + 29R² = 0.954
0
10
20
30
40
50
60
0 24 48 72 96 120
visk
osi
tas
(mP
as)
waktu (jam)
Suhu 15C
Linear (Suhu 15C)
y = 0.9139x + 22.327R² = 0.9859
y = 1.8339x + 40.773R² = 0.8558
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24
Vis
kosi
tas
(mP
as)
waktu (jam)
Suhu 25C
Suhu 35C
Linear (Suhu 25C)
Linear (Suhu 35C)
Suhu 25 oC
Suhu 30 oC
Linear(suhu 25oC)
Linear(suhu 30oC)
Suhu 15 oC
Linear(suhu 15oC)
55
Berdasarkan data pada Tabel 12, penyimpanan minuman sinbiotik tepung
sorgum pada suhu 15±3oC, 25±3oC, dan 35±3oC terhadap viskositas minuman
sinbiotik tepung sorgum memiliki nilai r (koefisien korelasi) yang mendekati nilai
1, yaitu sebesar 0,93-0,99 (93%-99%). Nilai koefisien korelasi tersebut
menunjukkan bahwa viskositas dengan lama penyimpanan memiliki keeratan
hubungan yang sangat kuat. Suhu penyimpanan 15±3oC, 25±3oC, dan 35±3oC
pempengaruhi nilai pH sebesar 86%-99%. Nilai slope menyatakan viskositas
selama penyimpanan akan meningkat sebesar 0,22%-1,83% 15±3oC, 25±3oC, dan
35±3oC.
5.5 Perubahan Kualitas Minuman Sinbiotik Tepung Sorgum dengan
Model Arrhenius
5.5.1 Perubahan Kualitas Minuman Sinbiotik
Perubahan kualitas minuman sinbiotik tepung sorgum dilakukan dengan
metode ASLT (Accelerated Shelf Life Testing) dengan model Arrhenius.
Pemilihan model Arrhenius ini karena dalam minuman sinbiotik tepung sorgum
ini mengandung mikroorganisme yang sensitif terhadap suhu. Jumlah
mikroorganisme, khususnya probiotik, dalam minuman sinbiotik tepung sorgum
ini merupakan salah satu syarat minuman dinyatakan sebagai sinbiotik dengan
jumlah minimal 107 CFU/mL.
Perubahan kualitas minuman sinbiotik tepung sorgum dengan model
Arrhenius ini menggunakan data hasil perhitungan total bakteri probiotik, total
bakteri asam laktat (BAL), pH, dan viskositas pada interval waktu tertentu. Hasil
56
pengamatan (Lampiran 6) menunjukan terdapat perubahan hasil pada masing-
masing parameter selama penyimpanan pada ketiga suhu. Beberapa tahap untuk
menentukan umur simpan suatu produk pangan dengan metode ASLT model
Arrhenius, yaitu penentuan ordo reaksi, penentuan kosntanta laju penurunan mutu
(Kt) pada setiap suhu, perhitungan energi aktivasi (Ea) pada berbagai parameter,
penentuan parameter kritis, dan perhitungan umur simpan.
5.5.2 Penentuan Ordo Reaksi
Ordo reaksi pada model Arrhenius berhubungan dengan laju perubahan
kualitas produk. Perubahan kualitas produk yang terjadi pada ordo nol
berlangsung konstan pada suhu yang tetap selama reaksi berlangsung, sedangkan
ordo satu berlangsung eksponensial. Data yang diplotkan dalam kurva ordo nol
dari setiap parameter adalah lama penyimpanan dalam jam (t) terhadap hasil (C).
Data yang diplotkan dalam kurva ordo satu dari setiap parameter adalah lama
penyimpanan dalam jam (t) terhadap Ln hasil (Ln C). Data hasil analisis hasil
terhadap lama penyimpanan, kurva ordo nol, dan kurva ordo satu pada setiap
perlakuan secara lengkap dapat dilihat pada Lampiran 6. Berdasarkan kurva ordo
0 dan kurva ordo satu, maka diketahui nilai R2 (koefisien determinasi) yang
terbentuk pada setiap perlakuan dapat dilihat pada Tabel 13.
57
Tabel 13. Pemilihan Ordo Reaksi.
No. Parameter Suhu R2 Ordo 0 R2 Ordo 1
1 Probiotik
15±3oC 0,77 0,98
25±3oC 0,59 0,95
35±3oC 0,62 0,92
2 Bakteri Asam Laktat
15±3oC 0,94 0,94
25±3oC 0,82 0,91
35±3oC 0,62 0,90
3 pH
15±3oC 0,79 0,78
25±3oC 0,88 0,87
35±3oC 0,94 0,93
4 Viskositas
15±3oC 0,95 0,97
25±3oC 0,99 0,996
35±3oC 0,86 0,75
Semakin tinggi nilai koefisien determinasi (R2), maka semakin akurat hasil
analisis data tersebut (Arif, 2016). Berdasarkan data pada Tabel 13, ordo yang
terpilih pada parameter probiotik, bakteri asam laktat, dan viskositas adalah ordo
satu karena nilai R2 pada ordo satu memiliki nilai yang dominan dibandingkan
dengan ordo nol. R2 atau koefisien determinasi ini keakuratan data yang dianalisis
dalam memprediksi nilai mutu selama penyimpanan (Kusnandar, 2010).
Hasil data tersebut sesuai dengan pernyataan Labuza (1982), yaitu laju
penurunan mutu pangan akibat aktivitas mikroorganisme, seperti pertumbuhan
mikroorganisme pada daging dan ikan segar, kematian mikroorganisme akibat
panas, dan off flavor oleh mikroorganisme akan mengikuti kinetika ordo satu.
Ordo yang terpilih pada parameter pH adalah ordo nol yang menandakan
laju penurunan mutu berlangsung konstan (Singh, 1994). Menurut Salim (2014),
kerusakan enzimatis dan oksidasi yang terjadi secara konstan pada pangan akan
mengalami laju penurunan mutu yang mengikuti kinetika ordo nol.
58
Setelah mengetahui ordo reaksi yang terpilih, selanjutnya dapat diketahui
konstanta laju penurunan mutu (k) dari setiap suhu penyimpanan pada masing-
masing parameter. Konstanta laju penurunan mutu (k) didapatkan dari nilai slope
pada persamaan regresi pada ordo yang terpilih. Nilai konstanta laju penurunan
mutu (k) adalah laju kinetik konstan yang terjadi selama penyimpanan akibat
adanya pengaruh suhu terhadap kecepatan reaksi (Arpah, 2007). Nilai k pada
setiap perlakuan dapat dilihat pada Tabel 14.
Tabel 14. Laju Kinetik Konstan (k) pada Berbagai Suhu Penyimpanan.
No. Parameter k
15±3oC 25±3oC 35±3oC
1. Probiotik -0,05 -0,29 -0,29
2. BAL -0,03 -0,13 -0,17
3. pH -0,01 -0,08 -0,09
4. Viskositas 0,01 0,03 0,03
Berdasarkan data pada Tabel 14, diketahui nilai k pada parameter
probiotik, BAL, dan pH bernilai negatif (-). Nilai negatif ini menunjukkan
penurunan mutu yang terjadi karena nilai yang dihasilkan semakin menurun.
Parameter viskositas menunjukkan nilai k yang positif (+). Nilai positif ini
menunjukkan penurunan mutu yang terjadi karena viskositas dari minuman
sinbiotik tepung sorgum mengalami kenaikan.
Nilai k pada suhu 35±3oC lebih besar daripada nilai k pada suhu 15±3oC
dan 25±3oC. Hal ini sesuai dengan pernyataan Man (2004), bahwa suatu reaksi,
khususnya reaksi kimia, akan meningkat pada suhu penyimpanan yang tinggi.
Semakin cepat laju reaksi kimia maka semakin cepat laju penurunan mutu yang
terjadi sehingga umur simpannya menjadi semakin singkat (Salim, 2014).
59
5.5.3 Perhitungan Nilai Konstanta Laju Penurunan Mutu pada Berbagai
Suhu (k) dan Energi Aktivasi (Ea)
Setelah nilai k dari setiap data diketahui, selanjutnya diplotkan ke dalam
kurva Arrhenius sehingga menghasilkan persamaan regresi Arrhenius dan dapat
dihitung nilai K pada berbagai suhu. Nilai k terlebih dahulu dikonversi menjadi
Ln k dan suhu penyimpanan (T oC) dikonversi terlebih dahulu menjadi 1/T dalam
satuan Kelvin. Data hasil konversi nilai k dan T dapat dilihat pada Tabel 15.
Tabel 15. Hasil Konversi Nilai k dan T.
No. Parameter Suhu Suhu (T) 1/T k Ln k
1 Probiotik
15oC 288 K 3,5 x 10-3 0,05 -3,06
35oC 308 K 3,2 x 10-3 0,29 -1,24
25oC 298 K 3,4 x 10-3 0,29 -1,24
2 BAL
15oC 288 K 3,5 x 10-3 0,03 -3,69
25oC 298 K 3,4 x 10-3 0,13 -2,07
35oC 308 K 3,2 x 10-3 0,17 -1,75
3 pH
15oC 288 K 3,5 x 10-3 0,01 -4,26
25oC 298 K 3,4 x 10-3 0,08 -2,51
35oC 308 K 3,2 x 10-3 0,09 -2,37
4 Viskositas
15oC 288 K 3,5 x 10-3 0,22 -1,53
25oC 298 K 3,4 x 10-3 0,91 -0,09
35oC 308 K 3,2 x 10-3 1,83 0,61
Nilai Ln k dan 1/T kemudian diplotkan ke dalam kurva Arrhenius. Nilai
Ln K diplotkan pada ordinat dan 1/T diplotkan pada absis. Kurva Arrhenius dapat
dilihat pada Gambar 15.
60
Gambar 15. Kurva Arrhenius.
Hasil analisis (Lampiran 6) diketahui persamaan regresi Arrhenius yang
terbentuk dari masing-masing parameter dapat dilihat pada Gambar 15. Slope dari
masing-masing persamaan merupakan –Ea/R dan intercept dari masing-masing
persamaan merupakan Ln k0 (Ln konstanta yang tidak tergantung pada suhu).
Berdasarkan data tersebut, maka nilai Ea dari masing-masing parameter dapat
dilihat pada Tabel 16.
Tabel 16. Penentuan Parameter Kritis Minuman Sinbiotik.
No. Parameter Persamaan Regresi Ea/R Ea
(kkal/mol) Kesimpulan
1 Probiotik y=25,69-8201,13x -8201,13 16,30 Probiotik
merupakan
titik kritis 2 BAL y=26,50-8636,73x -8636,73 17,16
3 pH y=25,37-8462,09x -8462,09 16,82
4 Viskositas y=31,59-9506,21x -9506,21 18,89
Berdasarkan data tersebut, parameter bakteri probiotik memiliki nilai
energi aktivasi yang paling rendah dibandingkan dengan parameter yang lain,
y = 25,69 - 8201,13xR² = 0,769
y = 26,50- 8636,73xR² = 0,882
y = 25,37- 8462,09xR² = 0,823
y = 31,59- 9506,21xR² = 0,961
-5
-4
-3
-2
-1
0
1
0.0035 0.0034 0.0032
Ln k
1/T
Kurva Arrhenius
Probiotik
BAL
pH
Viskositas
Linear (pH)
Linear (Viskositas)
Linear (Viskositas)
Linear (Viskositas)
61
yaitu 16,30 sehingga parameter bakteri probiotik dijadikan parameter titik kritis
pada penelitian ini. Semakin rendah energi aktivasi yang dibutuhkan maka akan
semakin cepat terjadinya suatu reaksi (Hariyadi, 2004). Reaksi yang terjadi
selama penyimpanan minuman sinbiotik, yaitu menurunnya pH karena terjadinya
peningkatan asam-asam organik yang dihasilkan dari metabolisme
mikroorganisme, sehingga terjadi peningkatan nilai viskositas (Saint-eve, 2008).
Berdasarkan nilai Ea yang paling rendah, maka persamaan Arrhenius yang
digunakan pada penelitian ini adalah y=25,69-8201,13x.
Berdasarkan kenampakan minuman sinbiotik tepung sorgum yang
dihasilkan, minuman sinbiotik dapat mengalami kerusakan akibat pH, yaitu
protein dalam minuman sinbiotik mengalami denaturasi pada pH isoelektriknya
(4,6) yang menyebabkan kenampakan minuman sinbiotik menjadi menyimpang.
Penurunan kualitas minuman sinbiotik berdasarkan parameter pH perlu diketahui,
sehingga minuman sinbiotik sampai pada tangan konsumen dengan kenampakan
yang baik.
Berdasarkan persamaan Arrhenius tersebut maka dapat dihitung nilai kt
(konstanta laju penurunan mutu) pada berbagai suhu penyimpanan. Nilai kt pada
setiap suhu penyimpanan dapat dilihat pada Tabel 17.
62
Tabel 17. Nilai kt pada Berbagai Suhu Penyimpanan.
Parameter Persamaan Regresi Suhu Suhu (T) 1/T Ln kt kt
Probiotik y=25,69-8201,13x
4oC 277 K 3,6 x 10-3 -3,91 0,02
15oC 288 K 3,5 x 10-3 -2,78 0,06
25oC 298 K 3,4 x 10-3 -1,82 0,16
35oC 308 K 3,2 x 10-3 -0,94 0,39
pH y=25,37-8462,09x
4oC 277 K 3,6 x 10-3 -5,18 0,01
15oC 288 K 3,5 x 10-3 -4,01 0,02
25oC 298 K 3,4 x 10-3 -3,02 0,05
35oC 308 K 3,2 x 10-3 -2,10 0,12
Berdasarkan data tersebut dapat dilihat bahwa nilai kt semakin meningkat
dengan meningkatnya suhu penyimpanan. Semakin tinggi nilai kt maka semakin
tinggi pula penurunan mutu yang akan terjadi pada minuman sinbiotik. Semakin
tinggi suhu penyimpanan minuman sinbiotik maka akan semakin rendah umur
simpannya. Hal tersebut terjadi karena reaksi kimia cenderung lebih cepat terjadi
pada suhu yang lebih tinggi (Man, 2004).
5.5.4 Perhitungan Umur Simpan Minuman Sinbiotik Tepung Sorgum pada
Berbagai Suhu Penyimpanan
Perhitungan umur simpan minuman sinbiotik dengan metode ASLT model
Arrhenius dapat dilakukan jika nilai kt telah diketahui. Nilai kt berbanding terbalik
dengan umur simpan produk. Perhitungan umur simpan minuman sinbiotik tepung
sorgum mengikuti persamaan Arrhenius ordo satu untuk parameter probiotik,
karena berdasarkan perhitungan koefisien determinasi (R2) parameter bakteri
probiotik memiliki nilai yang dominan pada ordo satu. Batas kritis jumlah bakteri
probiotik dalam minuman sinbiotik adalah 107 CFU/mL (FAO, 2002). Jika jumlah
63
bakteri dibawah jumlah tersebut maka minuman tersebut tidak dapat dikatakan
minuman sinbiotik.
Perhitungan umur simpan minuman sinbiotik tepung sorgum mengikuti
persamaan Arrhenius ordo nol untuk parameter pH, karena berdasarkan
perhitungan koefisien determinasi (R2) parameter pH memiliki nilai yang
dominan pada ordo nol. Batas kritis nilai pH dalam minuman sinbiotik adalah 4,6
(O’Kennedy, 2011). Jika nilai pH dibawah nilai tersebut maka minuman sinbiotik
akan mengalami denaturasi sehingga kenampakan menjadi tidak baik.
Hasil analisis umur simpan minuman sinbiotik tepung sorgum yang
dikemas dengan botol plastik PET dapat dilihat pada Tabel 18 dan secara lengkap
dapat dilihat pada Lampiran 6.
Tabel 18. Umur Simpan Minuman Sinbiotik Tepung Sorgum.
Suhu Penyimpanan (oC) Umur Simpan
Probiotik pH
4oC 11 hari 7 jam 13 hari 7 jam
15oC 3 hari 17 jam 4 hari 3 jam
25oC 1 hari 10 jam 1 hari 13 jam
35oC 14 jam 15 jam
Berdasarkan data pada Tabel 18, umur simpan dari minuman sinbiotik
tepung sorgum berbeda-beda pada setiap suhu penyimpanan. Suhu 4oC
merupakan suhu yang dianjurkan dalam menyimpan produk sinbiotik. Minuman
sinbiotik tepung sorgum yang disimpan pada suhu 4oC berdasarkan parameter
probiotik memiliki umur simpan 11 hari 7 jam sedangkan berdasarkan parameter
pH memiliki umur simpan 13 hari 7 jam. Penyimpanan minuman sinbiotik tepung
sorgum pada suhu yang lebih tinggi, yaitu pada suhu 15oC adalah berdasarkan
64
parameter probiotik 3 hari 17 jam dan berdasarkan parameter pH 4 hari 3 jam,
suhu 25oC adalah berdasarkan parameter probiotik 1 hari 10 jam dan berdasarkan
parameter pH 1 hari 13 jam, dan suhu 35oC adalah berdasarkan parameter
probiotik 14 jam dan berdasarkan parameter pH 15 jam. Namun pada
kenyataannya, penyimpanan suhu 25oC telah mengalami penyimpangan
kenampakan dengan pH 4,5. Contoh perhitungan dapat dilihat pada Lampiran 6.
Berdasarkan data pada Tabel 8, maka umur simpan yang digunakan adalah
umur simpan berdasarkan parameter bakteri probiotik karena jangka waktunya
lebih cepat. Peningkatan suhu penyimpanan minuman sinbiotik tepung sorgum
akan mempersingkat umur simpan. Hal tersebut sesuai dengan Man (2004),
bahwa suhu yang lebih tinggi dapat mempercepat laju reaksi kimia sehingga
penurunan mutu produk semakin cepat.
Berdasarkan hasil perhitungan umur simpan penyimpanan minuman
sinbiotik pada suhu 4oC terbukti memiliki umur simpan yang lebih lama
dibandingkan penyimpanan suhu yang lebih tinggi. Penyimpanan minuman
sinbiotik pada suhu 4⁰C dapat meminimalisasi peluang terjadinya kerusakan dan
juga menghambat pertumbuhan bakteri asam laktat sehingga pH produk dapat
dipertahankan (Sukarminah dkk., 2017).
65
VI. KESIMPULAN DAN SARAN
6.1 Kesimpulan
1) Selama penyimpanan minuman sinbiotik tepung sorgum pada suhu
15±3oC, 25±3oC, dan 35±3oC, total bakteri asam laktat mengalami
penurunan sebesar 0,01%-0,08%; total bakteri probiotik mengalami
penurunan sebesar 0,02%-0,13%; nilai pH mengalami penurunan sebesar
0,01%-0,09%; nilai viskositas mengalami peningkatan sebesar 0,22%-
1,83%.
2) Titik kritis minuman sinbiotik tepung sorgum adalah total bakteri
probiotik dengan energi aktivasi sebesar 16,30 kkal/mol.
3) Umur simpan minuman sinbiotik tepung sorgum penyimpanan suhu 4oC
adalah 11 hari 7 jam, suhu 15oC adalah 3 hari 17 jam, suhu 25oC adalah 1
hari 10 jam, dan suhu 35oC adalah 14 jam.
6.2 Saran
Suhu yang digunakan pada pengujian perubahan kualitas minuman
sinbiotik tepung sorgum menggunakan metode ASLT sebaiknya diturunkan
sehingga jangka waktu pengamatan tidak terlalu berdekatan. Formulasi minuman
sinbiotik tepung sorgum sebaiknya ditambahkan stabilizer pengendapan dapat
diminimalisasi.