ii. tinjauan pustaka tanaman jagung · pada kondisi yang wajar biji jagung matang setelah 50 hari...

3

II. TINJAUAN PUSTAKA

A. TANAMAN JAGUNG

1. Taksonomi dan Botani

Jagung diklasifikasikan ke dalam kingdom plantae, sub divisio

angiospermae, kelas monocotyledonae, ordo poaceae, famili graminae,

genus zea dan spesies mays L (Rukmana, 2001). Tanaman jagung

termasuk jenis tumbuhan semusim (annual). Menurut Leonard dan Martin

(1963), jagung merupakan tanaman berumah satu (monocotile) dan

termasuk famili rumput – rumputan (Graminae). Jagung adalah tanaman

yang berasal dari daratan Amerika Serikat kemudian menyebar ke daerah

subtropik dan tropik termasuk Indonesia.

Tanaman jagung berakar serabut, menyebar ke samping dan ke bawah

sepanjang 25 cm. Sistem perakaran berfungsi sebagai alat untuk

menghisap air serta garam – garam yang terdapat dalam tanah,

mengeluarkan zat organik serta senyawa yang tidak diperlukan dan

sebagai alat pernafasan. Batang tanaman jagung beruas – ruas dengan

jumlah ruas bervariasi antara 8 sampai 10 ruas (Hoseney, 1998).

Daun tanaman jagung terlihat pada sisi kanan atau kiri dari masing –

masing ruas batang pohon jagung. Tanaman jagung terdiri dari bunga

jantan dan betina yang terletak di bagian yang berbeda namun dalam

pohon yang sama. Hal ini memungkinkan terjadinya penyerbukan silang.

Pada kondisi yang wajar biji jagung matang setelah 50 hari penyerbukan

(Hoseney, 1998).

Jagung tongkol lengkap terdiri dari kelobot, tongkol jagung, biji

jagung, dan rambut. Kelobot merupakan kelopak atau daun buah yang

berguna sebagai pembungkus atau pelindung biji jagung. Jumlah kelobot

dalam satu tongkol jagung pada umumnya 12 – 15 lembar. Semakin tua

umur jagung semakin kering kelobotnya (Effendi dan Sulistiati, 1991).

Tongkol jagung merupakan gudang penyimpanan cadangan makanan.

Selain sebagai tempat pembentukan lembaga, tongkol juga merupakan

tempat menyimpan pati, protein, minyak/lemak dan hasil – hasil lain untuk

4

persediaan makanan dan pertumbuhan biji. Panjang tongkol bervariasi

antara 8 – 42 cm dan biasanya dalam satu tongkol mengandung sekitar 300

– 1000 biji jagung (Effendi dan Sulistiati, 1991).

Biji jagung melekat pada tongkol jagung dan berbentuk bulat.

Susunan biji jagung pada tongkol jagung berbentuk spiral. Biji jagung

selalu terdapat berpasangan, sehingga jumlah baris atau deret biji selalu

genap. Biji jagung berbentuk bulat – bulat atau gigi kuda tergantung

varietasnya. Warna biji jagung juga bervariasi dari putih sampai kuning.

Jagung putih lebih disukai dalam industri pangan, sedangkan jagung

kuning banyak dipakai untuk pakan ternak (Effendi dan Sulistiati, 1991).

Rambut merupakan tangkai putik yang sangat panjang yang keluar ke

ujung kelobot melalui sela – sela biji. Rambut mempunyai cabang –

cabang yang halus sehingga dapat menangkap tepung sari pada saat

pembuahan (Effendi dan Sulistiati, 1991). Bentuk tanaman jagung dapat

dilihat pada Gambar 1.

Gambar 1. Tanaman jagung

(http://id.wikipedia.org/wiki/Jagung)

2. Klasifikasi Jagung

Jagung dikelompokkan ke dalam tujuh kelompok berdasarkan bentuk

dan kandungan pati dari biji jagung (Johnson, 1991). Jenis – jenis jagung

dan sifatnya disajikan pada Tabel 1. Sedangkan bentuk varietas jagung

dapat dilihat pada Gambar 2.

5

Tabel 1. Jenis jagung dan sifat - sifatnya

Jenis jagung Sifat - sifat

Jagung gigi kuda / Dent corn (Zea mays identata)

Biji berbentuk gigi dan memiliki lekukan pada bagian atas. Lekukan dikarenakan pengerutan lapisan tepung yang lunak ketika biji mengering. Pati yang keras menyelubungi pati yang lunak sepanjang tepi biji tetapi tidak sampai ke ujung. Dent corn memiliki dua warna, yaitu kuning dan putih

Jagung mutiara / Flint corn (Zea mays indurata)

Biji tebal dan sangat keras, pati yang lunak sepenuhnya diselubungi pati yang keras. Bagian atas biji berbentuk bulat dan tidak berlekuk.

Jagung bertepung / Flour corn (Zea mays amylaceae)

Endosperm hampir seluruhnya berisi pati yang lunak, biji mudah dibuat tepung, biji yang sudah kering permukaanya berkerut.

Jagung manis / Sweet corn (Zea mays saccharata)

Endosperm berwarna bening, kulit biji tipis, kandungan pati sedikit, pada waktu masak biji berkerut dan memiliki rasa manis jika dimasak.

Jagung polong / Pod corn (Zea mays tunicata)

Tiap butiran biji diselubungi oleh kelobot, membentuk tongkol yang juga diselubungi kelobot, merupakan keajaiban genetik dan hanya dimanfaatkan sebagai tanaman hiasan.

Jagung berlilin / Waxy corn (Zea mays ceratina)

Biji bewarna buram, endosperm lunak, pati mengandung amilopektin lebih dari 99%, sebagai bahan baku instant pudding mixes, lem dan pakan ternak.

Jagung berondong / Pop corn (Zea mays everta)

Butir biji sangat kecil dan agak meruncing, keras seperti pada tipe mutiara, proporsi pati lunak lebih kecil dibandingkan pada tipe mutiara.

Sumber: Jugenheimer (1976)

Gambar 2. Tipe – tipe jagung (kiri ke kanan: dent, flint, pop, flour,

sweet, dan pod) (Sumber: Delorit, 1974)

Menurut Suprapto dan Marzuki (2005), jagung yang banyak ditanam

di Indonesia adalah

pop corn.Tipe

C-1. Sedangkan tipe

Indonesia yang memiliki budaya konsumsi jagung adalah Madura, Pantai

Selatan Jawa Timur, Pantai Selatan Jawa Tengah,

Barat, Yogyakarta, Sulawesi Selatan Bagian Timur, Kendari, Sulawesi

Tenggara, Gorontalo, Bolaang, Mongondow, Maluku Utara, Karo, Dairi,

Simalungun, NTT, dan sebagian NTB.

3. Morfologi dan Anatomi Biji Jagung

Menurut Leonard dan Martin (

terlihat pada Gambar 3.

Gambar 3. Beberapa tipe biji jagung (Leonard dan Martin, 1963)

Tipe biji jagung berhubungan dengan letak pati lunak dan pati keras

dalam endosperm biji jagung. Pati lunak yaitu pati

protein dalam bentuk matriks dan terpecah selama pengeringan sehingga

membentuk rongga

bercampur dengan protein tersusun secara matriks tebal dan tidak terpecah

selama pengeringan

Inglett (1970) menyatakan bahwa biji jagung tersusun atas empat

komponen utama yaitu kulit (

endosperm (82%) dan tudung pangkal biji (

jagung dapat dilihat pada Gambar


di Indonesia adalah dent corn, flint corn, semiflint corn, sweet corn,

Tipe semiflint corn seperti jagung Harapan, Pioneer

1. Sedangkan tipe flint corn seperti jagung Arjuna. Daerah


Selatan Jawa Timur, Pantai Selatan Jawa Tengah, Pantai Selatan Jawa



Simalungun, NTT, dan sebagian NTB.

Morfologi dan Anatomi Biji Jagung

Menurut Leonard dan Martin (1963) ada empat tipe biji jagung seperti

terlihat pada Gambar 3.



dalam endosperm biji jagung. Pati lunak yaitu pati yang bercampur dengan


membentuk rongga – rongga kosong. Sedangkan pati keras yaitu pati yang


selama pengeringan (Munarso et al, 1988)


komponen utama yaitu kulit (pericarp) (5%), lembaga (

endosperm (82%) dan tudung pangkal biji (tip cap) (1%). Struktur biji

jagung dapat dilihat pada Gambar 4 dan 5.

6


dent corn, flint corn, semiflint corn, sweet corn, dan

seperti jagung Harapan, Pioneer-2, Hibrida

seperti jagung Arjuna. Daerah – daerah di


Pantai Selatan Jawa



1963) ada empat tipe biji jagung seperti



yang bercampur dengan


rongga kosong. Sedangkan pati keras yaitu pati yang



) (5%), lembaga (germ) (12%),

) (1%). Struktur biji

Gambar 4. Penampang melintang biji jagung

Gambar 5. Penampang membujur biji jagung

Gambar 4. Penampang melintang biji jagung

(Sumber: Hoseney, 1998)

Gambar 5. Penampang membujur biji jagung

(Sumber: Hoseney, 1998)

7

8

4. Komposisi kimia biji jagung

Komposisi kimia jagung bervariasi tergantung pada varietas, cara

menanam, iklim dan tingkat kematangan. Kandungan gizi utama yang

terdapat pada jagung adalah karbohidrat, lemak dan protein. Kandungan

karbohidrat jagung terdiri dari pati, pentosan, dan serat kasar (Muchtadi

dan Sugiyono, 1989). Komposisi kimia rata – rata biji jagung dapat dilihat

pada Tabel 2.

Tabel 2. Komposisi kimia rata – rata biji jagung

Komponen Jumlah (%)

Pati Protein Lemak Serat Lain - lain

Endosperm 86.4 8.0 0.8 3.2 0.4

Germ 8.0 18.4 33.2 14.0 26.4

Pericarp 7.3 3.7 1.0 83.6 4.4

Tip cap 5.3 9.1 3.8 77.7 4.1

Sumber : Lorenz dan Karel (1991)

Pati merupakan komponen yang terbesar dimana sekitar 85% dari

total pati terdapat pada endosperm. Pati jagung terdiri atas 27% amilosa

dan 73 % amilopektin. Sedangkan kandungan gulanya sekitar 1-3% terdiri

dari 57% sukrosa yang terdapat dalam lembaga dan sisanya terdapat dalam

endosperm (Leonard dan Martin, 1963)

Jenis protein yang terkandung dalam jagung adalah albumin (larut

dalam air), globulin (larut dalam garam), prolamin/zein (larut dalam

etanol), skleoprotein (tidak larut dalam pelarut non-organik) dan glutelin

(larut dalam NaOH).

Lemak dalam jagung sebagian besar terdapat pada lembaga, sehingga

jagung yang mengandung lemak tinggi cenderung mempunyai lembaga

yang berukuran lebih besar dengan endosperm berukuran lebih kecil

dibandingkan dengan jagung dengan kadar protein standar. Asam lemak

penyusunnya terdiri atas lemak jenuh yang berupa palmitat dan stearat

serta asam lemak tak jenuh seperti oleat dan linoleat (Jugenheimer, 1976).

Selain serat, jagung juga mengandung vitamin, seperti thiamin, niasin,

riboflavin dan piridoksin serta mineral, akan tetapi jumlah ketersediaannya

9

sangat kecil di dalam jagung. Jagung kuning mengandung vitamin A dan

berhubungan kuantitatif dengan jumlah pigmen kuning – karoten di dalam

endosperm (Berger, 1962)

Varietas jagung juga mempengaruhi komposisi kimia yang

dikandungnya. Komposisi kimia beberapa jenis biji jagung dapat dilihat

pada Tabel. 3.

Tabel 3. Komposisi kimia beberapa jenis biji jagung

Jenis Jagung

Komposisi

Pati

(%)

Lemak

(%)

Protein

(%)

Abu

(%)

Serat

(%)

Dent corn 71.7 4.3 9.5 1.4 9.5

Flint corn 60,2 4.7 11.1 1.3 1,8

Pop corn 62.3 5.3 11.9 1.9 2.6

Sweet corn 54.1 8.4 12.7 2.1 3.5

Sumber : Johnson (1991)

B. JAGUNG VARIETAS UNGGUL NASIONAL

Jagung hibrida adalah tanaman jagung yang tergolong spesies yang

mempunyai variabilitas genetik yang sangat besar dan mampu menghasilkan

genotip baru yang dapat beradaptasi terhadap lingkungan yang bervariasi

(Sudjana et al,1991). Menurut Syuryawati (2005), sejak tahun 1956, Indonesia

telah melepas jagung unggul sebanyak 72 varietas, yang terdiri dari 28 jenis

bersari bebas dan 44 jenis hibrida. Beberapa jagung varietas unggul nasional

yang telah dikembangkan adalah Bisma, Arjuna, Lamuru, dan Sukmaraga

sebagai jagung berbiji kuning dan sebagai varietas unggul protein tinggi adalah

Srikandi Kuning dan Srikandi Putih. Deskripsi beberapa varietas unggul jagung

nasional dapat dilihat pada Lampiran 1.

Komposisi kimia jagung dipengaruhi oleh faktor varietas jagung. Tabel 4

menunjukkan bahwa varietas jagung yang berbeda akan memberikan jagung

dengan komposisi kimia yang berbeda.

10

Tabel 4. Komposisi kimia jagung varietas unggul nasional

Komposisi Kimia

Varietas

Arjuna Bisma Lamuru Srikandi

Kuning

Srikandi

Putih Sukmaraga

Air (%) 7,73 7,77 7,92 8,09 7,34 7,66

Abu (%bk) 1,23 1,34 1,44 1,43 1,45 1,31

Lemak (%bk) 9,78 9,93 5,68 6,69 6,49 8,39

Protein (%bk) 10,29 9,60 9,11 10,01 10,77 9,93

Serat kasar (%bk) 1,83 1,27 1,64 1,53 0,36 1,81

Karbohidrat (%bk) 76,88 77,86 82,12 80,34 80,94 78,56

Pati (%bk) 54,87 54,17 64,68 60,04 58,59 49,93

Sumber: Permatasari (2007)

C. BERONDONG JAGUNG / POPCORN

Popcorn berasal dari salah satu jenis jagung (Zea mays everta) dimana

kernelnya dapat meletup dan mengembang ketika dipanaskan. Proses

pembuatan popcorn pertama kali ditemukan ribuan tahun lalu oleh penduduk

asli Amerika yang percaya bahwa suara letupan popcorn adalah suara dewa

yang marah yang melarikan diri dari kernel (Smith, 1999).

Di Amerika, popcorn merupakan makanan ringan dengan tingkat

konsumsi terbesar mencapai 16 miliar quarts atau setara dengan empat miliar

kilogram pertahunnya (Smith, 1999). Sedangkan di Indonesia, popcorn

banyak dijual di bioskop – bioskop. Popcorn identik dengan kegiatan

menonton film sehingga terbentuklah budaya popcorn. Hal ini merupakan

dampak dari masuknya budaya barat. Selain di bioskop, popcorn juga banyak

dijual di toko – toko kecil dengan harga yang relatif mahal. Popcorn

menggunakan biji jagung varietas impor maka harganya cenderung mahal.

Endosperma matang terbagi menjadi dua bagian yaitu lapisan lunak (floury

endosperm) dan lapisan keras (horny endosperm). Bagian endosperma yang

lunak mengandung pati yang lebih banyak dan susunan pati tersebut tidak

serapat pada bagian yang keras. Sel endosperma ditutupi oleh granula pati

yang membentuk matriks dengan protein. Lapisan keras mengandung lebih

banyak matriks

pengeringan. Lapisan keras memiliki 1.5% sampai 2 %, kandungan protein

lebih besar dibandingkan lapisan lunak. Pada lapisan terluar endosperma,

tepatnya di bawah aleuron mengandung protein dalam jumlah

28% (Inglett, 1970). Distribusi endosperma pada jagung tipe

mays everta) dapat dilihat pada Gambar 6.

Gambar 6. Distribusi endosperma pada

Kemampuan pop corn

lemak yang ada pada setiap kernelnya.

13.5 – 14% (BK) untuk dapat membuatnya meletup.

kernel pop corn

corn dipanaskan, air dan minyak mulai mencapai titik didihnya.

terus menerus p

berubah menjadi

pati yang ada di dalam biji akan m

Tekanan dalam kernel akan terus meningkat hingga mencapai titik retak

kulit kernel sekitar 135 psi atau 930 kPa dan suhu

kernel akan menghasilkan pecahan yang rapat yang disebabkan oleh

penurunan tekanan dalam kernel yang mendadak dan pemuaian uap air .

Penurunan tekanan dan pemuaian uap air menyebabkan pati dan protein yang

terkandung dalam endosperma mengembang menyerupai b

mempunyai tekstur yang mengembang dan renyah yang disebabkan oleh

protein daripada lapisan lunak dan tidak rusak selama



tepatnya di bawah aleuron mengandung protein dalam jumlah

28% (Inglett, 1970). Distribusi endosperma pada jagung tipe

dapat dilihat pada Gambar 6.

Keterangan :

Gambar 6. Distribusi endosperma pada Zea mays everta

(www.ontariocorn.org)

pop corn untuk meletup dipengaruhi oleh kandungan air dan

yang ada pada setiap kernelnya. Pop corn membutuhkan air sekitar

14% (BK) untuk dapat membuatnya meletup. Lapisan

cukup kuat dan tidak mudah tertembus oleh

dipanaskan, air dan minyak mulai mencapai titik didihnya.

terus menerus pada suhu 100 0C menyebabkan cairan di dalam biji akan

berubah menjadi superheated pressurized steam. Dalam kondisi bersamaan

pati yang ada di dalam biji akan mengental, melembut, dan melunak.


kulit kernel sekitar 135 psi atau 930 kPa dan suhu 175 0C

ernel akan menghasilkan pecahan yang rapat yang disebabkan oleh



terkandung dalam endosperma mengembang menyerupai b


11

protein daripada lapisan lunak dan tidak rusak selama



tepatnya di bawah aleuron mengandung protein dalam jumlah besar sekitar

28% (Inglett, 1970). Distribusi endosperma pada jagung tipe pop corn (Zea

mays everta

untuk meletup dipengaruhi oleh kandungan air dan

membutuhkan air sekitar

Lapisan paling luar

oleh air. Ketika pop

dipanaskan, air dan minyak mulai mencapai titik didihnya. Pemanasan

cairan di dalam biji akan

. Dalam kondisi bersamaan

melunak.


C. Lapisan kulit

ernel akan menghasilkan pecahan yang rapat yang disebabkan oleh



terkandung dalam endosperma mengembang menyerupai busa. Popcorn


12

kandungan pati dan proteinnya (Woodside, 1980). Berbagai macam bentuk

popcorn dapat dilihat pada Gambar 7.

Gambar 7. Bentuk popcorn

(http://id.wikipedia.org/wiki/Popcorn)

Popcorn varietas impor dapat mengembang hingga 40 sampai 50 kali dari

ukuran semula (Woodside, 1980). Sedangkan berdasarkan penelitian yang

berjudul Evaluasi Sifat Fisika Kimia Berondong dari Beberapa Varietas dan

dilakukan oleh Burlis Han pada tahun 2008 menyatakan bahwa

pengembangan volume paling tinggi dari jagung pop corn varietas lokal yaitu

16,835 kali dan rendemen sekitar 82,58%. Perubahan bentuk dan perbedaan

ukuran popcorn dapat dilihat pada Gambar 8.

Gambar 8. Perubahan bentuk dan perbedaan ukuran popcorn

(http://id.wikipedia.org/wiki/Popcorn)

Popcorn adalah makanan ringan yang memiliki kandungan nutrisi yang

baik. Satu cup popcorn mengandung 31 kalori, satu gram protein, enam gram

karbohidrat, dan satu gram serat. National Cancer Institute (NCI), the

American Dental Association (ADA) dan the American Dietetic Association

(ADA) menyatakan bahwa popcorn sangat cocok dijadikan makanan ringan

yang menyehatkan dan baik untuk program diet. Hal ini dikarenakan popcorn

mengandung serat yang diperlukan tubuh sehari – hari dalam program diet.

13

Selain itu, kandungan kalori popcorn rendah yaitu 31 sampai 55 kalori untuk

yang tidak ditambahkan mentega dan 133 kalori untuk yang ditambahkan

mentega. Popcorn tidak mengandung zat aditif dan bebas gula.

D. PENGERINGAN ALAMI / PENJEMURAN

Dalam sektor pertanian, pengeringan yang umum digunakan adalah

pengeringan tenaga surya. Uap air yang terjadi dipindahkan dari tempat

pengeringan melalui aliran udara. Proses aliran udara ini terjadi karena terdapat

perbedaan tekanan. Perbedaan tekanan udara ini dapat terjadi secara konveksi

bebas maupun konveksi paksa. Konveksi bebas berarti terjadi tanpa bantuan

luar melalui pengaliran udara yang bergantung pada perbedaan tekanan. Hal ini

disebabkan oleh perbedaan densitas udara, sedangkan pada konveksi secara

paksa digunakan kipas untuk memaksa gerakan udara.

Effendi (1980) berpendapat pengeringan dengan panas matahari

merupakan cara yang terbaik, karena dengan penurunan kadar air secara

berangsur – angsur tidak menurunkan kualitas biji. Hal ini terutama terlihat

pada warna biji, dimana pengeringan dengan sinar matahari membuat warna

biji tidak berubah (mengkilat). Sedangkan dengan mesin pengering pada suhu

pengeringan 38 – 43 0C membuat warna biji memudar. Namun dengan proses

pengeringan yang tepat, pengeringan secara mekanis juga dapat menurunkan

kadar air secara perlahan – lahan sehingga kualitas biji tetap baik. Pengeringan

dilakukan untuk menurunkan kadar air biji sampai 12 – 14%.

Pengeringan dengan panas matahari mempunyai kelemahan yaitu sangat

bergantung dengan cuaca sehingga membutuhkan waktu yang relatif lama dan

jagung banyak yang kotor. Pengeringan dengan panas buatan banyak

diaplikasikan di daerah-daerah yang kurang mendapatkan panas matahari atau

daerah yang mempunyai curah hujan tinggi. Selain itu pengeringan dengan

cara diangin-anginkan dilakukan dengan meletakkan bahan di atas alas jemur

akantetapi tidak dalam keadaan matahari terik.

E. Glass Transition

Karakteristik transisi gelas yang dihubungkan dengan perilaku air dalam

bahan pangan mulai mendapat perhatian pada tahun 1987 setelah Henry

Levine dan Louis Slade mengemukakan teori dinamika air yang dilihat dari

kacamata ilmu polimer melalui pendekatan parameter transisi gelas.

1. Pengertian

Fase secara umum telah dikenal terdiri dari tiga jenis yaitu padat, cair dan

gas. Titik peralihan ketiga fase tersebut dikenal dengan istilah titik kritis.

Gambar 9 adalah diagram fase air dengan titik kritis pada tekanan 612 Pa

dan suhu 273 0K (0.01

Transisi gelas adalah fenomena perubahan fase suatu bahan diantara fase

cair dan padat. Konsep ini telah lama dikenal di dunia polimer dan pada

tahun – tahun terakhir ini fenomena tersebut

pangan untuk memprediksi sifat mekanis dan stabilitas bahan pangan.

Transisi gelas biasanya dikaitkan dengan air di dalam sistem.

Berdasarkan respon terhadap panas, polimer dibedakan menjadi amorf

dan kristalin. Perbedaan antara p

pola transisi termodinamis pada Gambar

transisi ordo satu yaitu pada suhu tertentu terjadi transfer panas antara

sistem dengan lingkungan dan bahan mengalami perubahan volume sec

mendadak dengan suhu yang tetap. Kondisi tersebut dinamakan titik leleh

(melting point

suatu transisi dimana tidak terjadi

Glass Transition (Transisi Gelas)







adalah diagram fase air dengan titik kritis pada tekanan 612 Pa

K (0.01 0C) (Chaplin, 2002).

Gambar 9. Diagram fase air (Chaplin, 2002)



tahun terakhir ini fenomena tersebut diaplikasikan pada bahan




dan kristalin. Perbedaan antara polimer amorf dan kristalin dapat dilihat dari

pola transisi termodinamis pada Gambar 10. Polimer kristalin mengalami


sistem dengan lingkungan dan bahan mengalami perubahan volume sec


melting point = Tm). Polimer amorf mengalami transisi ordo dua yaitu

suatu transisi dimana tidak terjadi transfer panas tetapi terjadi perubahan

14







adalah diagram fase air dengan titik kritis pada tekanan 612 Pa

Gambar 9. Diagram fase air (Chaplin, 2002)



diaplikasikan pada bahan




olimer amorf dan kristalin dapat dilihat dari

. Polimer kristalin mengalami


sistem dengan lingkungan dan bahan mengalami perubahan volume secara


= Tm). Polimer amorf mengalami transisi ordo dua yaitu

transfer panas tetapi terjadi perubahan

15

kapasitas panas. Suhu dimana terjadi transisi tersebut dinamakan suhu

transisi gelas (Tg) (Duxbury, 2004).

Gambar 10. Hubungan antara suhu dengan volume spesifik pada bahan

amorf dan kristalin (Kumar dan Gupta, 1998)

Menurut Kumar dan Gupta (1998), polimer amorf pada suhu rendah

(dibawah suhu transisi gelasnya) merupakan material yang keras seperti

gelas dan ketika dipanaskan akan membentuk cairan yang kental atau

viscous dan rubbery (seperti karet) sebelum bahan mencair. Suhu dimana

polimer keras seperti gelas tersebut menjadi material seperti karet disebut

suhu transisi gelas. Karakteristik ini tidak teramati pada senyawa dengan

berat molekul rendah seperti air dan etanol karena langsung transisi terjadi

dari keadaan padatan menjadi cair dan tidak melalui fase rubber.

2. Hubungan Antara Air dengan Suhu Transisi Gelas Dalam Bahan

Pangan

Adanya air dalam bahan pangan menyebabkan terjadinya perubahan

tekstur menjadi lebih plastis. Hal tersebut berhubungan dengan terjadinya

perubahan fase dari gelas menjadi fase rubber. Efek plastisasi yang

disebabkan oleh bertambahnya kandungan air bahan secara langsung

menurunkan nilai Tg. Semakin tinggi kadar air di dalam bahan pangan maka

suhu transisi gelas semakin menurun, contohnya pada komponen gluten,

lignin dan pati yang dapat dilihat pada Gambar 11.

Gambar 11. Pengaruh kadar air terhadap suhu transisi gelas gluten,

lignin dan pati gandum (Chirife dan Buera, 1994)

3. Pengaruh Transisi Gelas Terhadap Sifat Fisik

Perubahan kondisi bahan amorf dari gelas menjadi

berhubungan dengan terjadinya transformasi struktural. Bahan dalam

keadaan rubbery

mengalir. Transformasi struktural pada bahan yang terjadi pada s

melewati suhu transisi gelasnya meliputi penurunan kerenyahan dan

kekerasan, terjadinya pengempalan (

kristalisasi. Hal ini sering terjadi pada penyimpanan produk pangan.

Kerenyahan bahan pangan berkadar air rendah ak

plastisasi struktur fisik akibat adanya air. Hilangnya kerenyahan selama

penyimpanan terjadi ketika kadar air kritis terlewati dan menurunkan Tg

bahan sampai dibawah suhu penyimpanan (suhu kamar). Nelson dan Labuza

(1993) yang dikut

memiliki tekstur yang renyah dalam keadaan gelas, tetapi adanya plastisasi

akibat peningkatan kadar air atau penurunan Tg meyebabkan terjadinya

perubahan keadaan material menjadi seperti karet atau

produk menjadi lembek (



3. Pengaruh Transisi Gelas Terhadap Sifat Fisik

Perubahan kondisi bahan amorf dari gelas menjadi


rubbery bersifat viskoelastis dan memiliki kemampuan untuk

mengalir. Transformasi struktural pada bahan yang terjadi pada s


kekerasan, terjadinya pengempalan (caking), kelengketan (


Kerenyahan bahan pangan berkadar air rendah akan hilang karena adanya




(1993) yang dikutip oleh Ross (1995) menyatakan bahwa sereal kering



perubahan keadaan material menjadi seperti karet atau rubbery

produk menjadi lembek (sogginess).

16



Perubahan kondisi bahan amorf dari gelas menjadi rubberry


bersifat viskoelastis dan memiliki kemampuan untuk

mengalir. Transformasi struktural pada bahan yang terjadi pada saat


), kelengketan (sticking) dan


an hilang karena adanya




ip oleh Ross (1995) menyatakan bahwa sereal kering



rubbery sehingga

17

Perubahan kondisi bahan amorf dari gelas menjadi rubbery menginduksi

terjadinya pengempalan dan kelengketan. Pengempalan terjadi ketika

partikel bubuk amorf mengalami plastisasi (penurunan Tg) yang

menyebabkan peningkatan mobilitas zat terlarut dan mampu membentuk

jembatan antar partikel yang cukup kuat sehingga mengakibatkan terjadinya

kelengketan. Bahan yang berada dalam keadaan gelas memiliki viskositas

sangat tinggi, dan membutuhkan waktu yang sangat lama untuk membentuk

jembatan antar partikel. Adanya penurunan viskositas yang dramatis pada

daerah transisi gelas menyebabkan pembentukan jembatan antar partikel

terjadi dalam waktu singkat dan menyebabkan kelengketan atau

pengempalan (Ross et al, 1996).

F. PUFFING

1. Pengertian

Puffing merupakan salah satu proses pengolahan bahan pangan dimana

bahan pangan tersebut mengalami pengembangan atau ekspansi volume

sebagai akibat pengaruh perlakuan suhu dan tekanan sehingga

mengakibatkan terjadinya proses perubahan pada struktur bahan tersebut.

Salah satu produk puffing adalah breakfast cereal atau ready to eat

cereal. Produk yang sudah populer di daerah Jawa Barat dan juga banyak

dijual di Supermarket adalah puffed jagung atau popcorn dan puffed beras

yang produknya dikenal dengan nama jipang. Teknologi puffing serelia

telah dikembangkan oleh A.P. Anderson pada awal tahun 1900. Menurut

Matz (1959), proses puffing dapat dibedakan atas dua tipe, yaitu:

1. Atmospheric pressure procedures. Cara ini bertumpu pada aplikasi

panas yang tinggi dan mendadak untuk memperoleh penguapan air

yang cepat.

2. Pressure drop processes. Cara ini menyangkut perubahan tekanan dari

partikel basah yang telah sangat panas ke ruang pada tekanan yang

lebih rendah seperti yang terjadi pada proses ekstrusi pangan. Dalam

kasus ini penurunan tekanan dapat dicapai dengan melepaskan tutup

egel pada vessel yang berisi produk yang telah disetimbangkan dengan

18

uap bersuhu tinggi atau dapat juga dilakukan dengan memindahkan

material panas yang berada dalam ruang bertekanan.

2. Prinsip Teknik Puffing

Fenomena puffing merupakan hasil dari ekspansi yang tiba – tiba dari

uap air dalam celah – celah suatu granula. Berdasarkan cara pembuatanya,

puffed serelia dapat dibuat dengan tiga cara, yaitu menggunakan puffing

gun, oven dan ekstruksi (Matz, 1959; Maxwell dan Holahan, 1974). Pada

cara Anderson, umumnya biji – biji dimasak tanpa penambahan bahan

lainnya, kemudian diatur pada kadar air yang tepat dan ditutup rapat dalam

puffing gun.

Puffing gun terdiri dari sebuah silinder horisontal yang diputar pada

sumbunya, pembakar gas atau pemanas lainnya yang diletakkan untuk

memanaskan bagian luar silinder dan alat – alat pembuka silinder serta alat

–alat untuk memasukkan dan mengeluarkan bahan/produk. Massa biji –

bijian yang jatuh berserakan dalam silinder yang berputar menjadi panas

dalam beberapa menit dan didesak oleh udara panas dan uap air bahan. Bila

tekanan yang diharapkan telah tercapai (pada kisaran 90 – 250 psi), tutup

dibuka dan isinya akan meledak dengan bunyi nyaring dan butir serelia akan

terekspansi oleh penguapan air internal yang tiba – tiba.

Kondisi yang tepat dari tahap – tahap puffing mempunyai pengaruh

penting pada rasa dan stabilitas produk. Waktu pembakaran harus dikontrol

dalam selang beberapa detik untuk menghindari kurangnya ekspansi

maupun terjadinya kegosongan produk (Maxwell dan Holahan, 1974).

Produk puffing harus dipertahankan pada kadar air sekitar 3% atau kurang

untuk memperoleh suatu kerenyahan yang diinginkan.

3. Kualitas Produk Puffing

Kualitas atau mutu diartikan sebagai kumpulan kriteria dari suatu

produk yang mempengaruhi penerimaan produk oleh konsumen. Mutu

dinilai dengan parameter – parameter baik terhadap sifat yang dapat dilihat,

misalnya keutuhan, keseragaman hasil, daya kembang, dan sifat – sifat yang

tersembunyi seperti nilai gizi dan rasa (Sofiah, 1991).

19

Salah satu faktor yang mempengaruhi penerimaan konsumen terhadap

produk puffing adalah kerenyahan/tekstur produk puffing.

Kerenyahan/tekstur produk puffing berkorelasi terhadap volume

pengembangan (volume ekspansi) produk puffing (Muliawan, 1991;

Jugenheimer, 1976).

4. Faktor – Faktor yang Mempengaruhi Volume Pengembangan dan

Kerenyahan Produk Puffing (Popcorn)

Terdapat beberapa faktor yang mempengaruhi volume pengembangan

dan kerenyahan produk puffing yaitu komposisi pati, gelatinisasi pati, kadar

air, dan suhu awal proses puffing (Jugenheimer, 1976).

a. Komposisi Pati

Endosperma biji jagung terbagi menjadi dua bagian yaitu lapisan

lunak (floury endosperm) yang mengandung pati lunak dan lapisan

keras (horny endosperm) yang mengandung pati keras. Sel endosperma

ditutupi oleh granula pati yang membentuk matriks dengan protein.

Lapisan keras memiliki kandungan protein 1,5% sampai 2 % lebih

besar dibandingkan lapisan lunak dan tidak rusak selama pengeringan

(Inglett, 1970).

Dalam hubungannya dengan fenomena puffing pada jagung,

Weatherwax sebagaimana yang dikutip oleh Jugenheimer (1976)

mengatakan bahwa kemampuan untuk mengembang ditentukan oleh

proporsi relatif dari vitreous endospremnya. Menurut Jugenheimer

(1976), sifat – sifat puffing kelihatannya mengikuti proporsi dari pati

keras.

Pati merupakan homopolimer glukosa dengan ikatan α-glikosidik.

Tiap jenis pati mempunyai sifat yang berbeda. Hal ini dipengaruhi oleh

panjang rantai karbonnya dan perbandingan antara molekul yang lurus

dan bercabang. Pati tersusun paling sedikit oleh tiga komponen utama,

yaitu amilosa, amilopektin dan bahan antara seperti lipid dan protein.

Umumnya pati mengandung 15-30% amilosa, 70-85% amilopektin, dan

5-10% bahan antara. Secara umum dapat dikatakan bahwa pati biji –

20

bijian mengandung bahan antara yang lebih besar dibanding pati batang

dan pati umbi (Greenwood, 1976).

b. Pengembangan Granula dan Gelatinisasi Pati

Pati bersifat tidak larut dalam air dingin, tetapi bila dibasahkan atau

dibiarkan dalam keadaan lembab granula akan menyerap air dan

membengkak. Pembengkakan ini bersifat dapat kembali kepada kondisi

semula (reversible) (Wurzburg, 1968). Meyer (1973) menyatakan

bahwa granula pati dapat menyerap air dingin 20 – 25 persen dari

beratnya. Sedangkan apabila suhu air 650C granula mengembang dan

menyerap air 300 – 2500 persen, pengembangan ini bersifat

irreversible. Struktur molekul granula pati dapat dilihat pada Gambar

12.

Gambar 12. Struktur molekul granula pati

Pada suhu yang lebih tinggi, granula akan mengalami penguraian

karena panas. Karakteristik pengembangan dapat berubah tergantung

pada intensitas pengeringan. Adanya permukaan yang keras (case

hardening) akibat pengeringan cepat dengan suhu tinggi menyebabkan

pati sukar menyerap air (Collison, 1968).

Bila suspensi pati dipanaskan sampai suhu dimana ikatan hidrogen

menjadi cukup lemah sehingga air dapat diabsorpsi oleh granula, maka

granula akan mengembang dan pada saat yang sama granula akan

kehilangan sifat birefringentnya. Proses ini dikenal sebagai gelatinisasi,

dimana kerusakan pada granula bersifat irreversible dan suhu pada saat

pati kehilangan sifat birefringentnya disebut sebagai suhu gelatinisasi

(Glicksman, 1969; Banks et al, 1973; Greenwood, 1976; Smith, 1982).

21

Pembengkakan pati menyebabkan masing – masing granula akan

saling bergesekan satu sama lain sehingga meningkatkan viskositas

pasta pati. Pembengkakan akan berlanjut dengan naiknya suhu sampai

daya kohesi di dalam struktur granula menjadi sangat lemah, dan

akhirnya granula akan pecah serta pasta pati menjadi menurun kembali

viskositasnya dengan hilangnya integritas granula. (Banks et al, 1973;

Greenwood, 1976)

Gelatinisasi dimulai dari daerah amorphous, dimana ikatan

hidrogennya lebih lemah. Derajat asosiasi (kekuatan ikatan hidrogen)

pada daerah ini berbeda untuk setiap jenis pati sehingga masing –

masing pati akan tergelatinisasi pada suhu yang berbeda – beda

(Glicksman, 1969). Pati dengan kandungan amilosa tinggi mempunyai

kekuatan ikatan hidrogen yang lebih besar karena jumlah polimer

berantai lurus yang besar di dalam granula, sehingga membutuhkan

energi yang lebih besar untuk tergelatinisasi (Smith, 1982). Selain itu,

gelatinisasi juga dipengaruhi oleh ukuran granula pati. Granula pati

yang berukuran kecil lebih tahan terhadap gelatinisasi dibandingkan

dengan granula berukuran besar (Banks dan Greenwood, 1973).

Peningkatan kandungan amilosa menyebabkan daya tahan molekul

di dalam granula cenderung meningkat. Hal ini dapat dilihat pada waxy

maize yang mengandung amilopektin tinggi mengembang lebih besar

sedangkan pati yang mengandung amilosa tinggi tidak menunjukkan

adanya pengembangan granula pada semua suhu. Dengan lemahnya

gaya intermolekuler di dalam granula pati waxy maize, maka granula

akan lebih mudah pecah selama pemanasan dan memberikan struktur

pasta yang lemah.

c. Kadar Air Bahan

Pada proses puffing biji jagung ternyata kadar air awal sangat

berpengaruh terhadap volume pengembangan. Biji jagung

membutuhkan air sekitar 13,5 – 14% untuk dapat membuatnya meletup.

Lapisan paling luar biji jagung cukup kuat dan tidak mudah tertembus

22

oleh air. Ketika biji jagung dipanaskan, air dan minyak mulai mencapai

titik didihnya.

Pada suhu 1000C air dan minyak akan melewati titik didihnya yang

menyebabkan cairan di dalam kernel akan berubah menjadi superheated

pressurized steam. Dalam kondisi ini, pati yang ada di dalam kernel

akan mengental, melembut dan melunak. Hasil puffing beberapa serelia

dapat dilihat pada Tabel 5.

Tabel 5. Perbandingan hasil puffing beberapa serelia

Komoditi Ekspansi volume Referensi

Gandum 8 – 16 kali Matz, 1959

Jagung (Popcorn) 20 – 30 kali Jugenheimer, 1976

Beras 10 – 15 kali Bhattacharya, 1979

Sorgum 6 – 23 kali Desikachar dan

Chandrashekar, 1982

d. Suhu Awal Proses Puffing

Pengembangan produk puffing juga dipengaruhi oleh suhu awal

proses puffing. Sebagai contoh pembandingnya adalah kerupuk.

Kerupuk adalah jenis makanan kering yang terbuat dari bahan – bahan

yang mengandung pati cukup tinggi (Wiriano, 1984). Berdasarkan

pengamatan sehari – hari pada saat penggorengan kerupuk terlihat

bahwa bila kerupuk digoreng dalam minyak yang kurang panas dalam

jangka waktu yang lama maka akan menghasilkan pengembangan yang

kurang baik.

Sedangkan bila suhu penggorengan yang terlalu panas, walaupun

waktu yang dibutuhkan untuk mengembang lebih cepat akan tetapi

kerupuk goreng akan mudah hangus (Lavlinesia, 1995). Oleh karena

itu, penetapan suhu pada alat puffing untuk proses berlangsungnya

puffing sangat menentukan volume pengembangan biji jagung.

23

G. TEKNOLOGI OVEN GELOMBANG MIKRO

1. Gelombang Mikro

Gelombang mikro adalah suatu bentuk gelombang elektro magnet

sebagaimana cahaya dan bergerak di udara setara dengan kecepatan cahaya

(c = 2.9979 x 108 m/s). Frekuensi gelombang mikro menurut Industrial

Science and Medical Frequence (ISM) berkisar antara 900 MHz dan 2450

MHz + 50 MHz, yang merupakan batas frekuensi yang aman bagi manusia

(Copson, D.A., 1975). Frekuensi 2450 MHz secara umum digunakan secara

luas di seluruh dunia, di Amerika digunakan pula frekuensi 896 MHz.

Panjang gelombang dari frekuensi – frekuensi tersebut masing – masing

12.24 cm, 32.77 cm dan 33.46 cm.

Gelombang mikro ini banyak diaplikasikan sebagai radio komunikasi,

radar dan pemanas serta banyak digunakan pada industri makanan.

Gelombang mikro adalah gelombang elektromagnetik dengan frekuensi 300

MHz – 300 GHz. Skala frekuensi radiasi elektromagnetik termasuk pada

kisaran gelombang radio dan inframerah. Kecepatan rambatnya berkisar

antara 300 juta sampai 300 milyar perdetik (Buffler, 1993).

Gelombang mikro memiliki radiasi 2450 MHz dan bersifat non-

ionizing. Dengan intensitas cukup akan menyebabkan molekul di dalam

untuk bergetar, dengan demikian menyebabkan friksi, yang mana

menghasilkan panas yang memasak makanan. Oleh karena frekuensi yang

lebih rendah dan hemat energi, radiasi ini tidak memiliki kemampuan

kumulatif dan daya rusak yang sama seperti radiasi pengion.

2. Oven Gelombang Mikro (Microwave Oven)

Microwave oven merupakan salah satu piranti dalam proses

pengolahan pangan. Menurut Gallawa (2007), oven gelombang mikro

pertama kali ditemukan pada tahun 1964 oleh Dr. Percy L. Spencer

bekerjasama dengan Raytheon Corporation ketika mereka melakukan

penelitian yang berhubungan dengan radar. Oven ini merupakan alat

pemasak dengan menggunakan gelombang mikro yang dapat memanaskan

produk dalam waktu singkat dan sangat efisien karena hanya memanaskan

produk dan tidak memanaskan yang lain. Hal ini karena gelombang mikro

24

tidak diserap oleh plastik, gelas dan keramik akantetapi diserap oleh air dan

logam. Oleh karena itu bahan dari logam tidak diperkenankan digunakan

untuk oven ini.

Gambar 13. Perangkat sistem gelombang mikro (Jones dan Rowley,1996)

Menurut Jones dan Rowley (1996), bagian dalam microwave terdiri

dari magnetron (tuba daya), komponen trial dikombinasikan dengan tombol

kontrol yang mengatur periode maupun lamanya kerja magnetron. Daya

berasal dari energi listrik melewati jalur sekering menuju microwave. Untuk

mencegah pemantulan energi dari ruang microwave ke magnetron yang

akan menimbulkan kerusakan maka dipasang sirkulator dan sebuah alat

penyetel (tunning device) yang ditempatkan antara pengarah gelombang

(wave guide) dan rongga microwave. Hal ini untuk meminimalkan energi

yang dipantulkan dan memastikan bahwa sistem tersebut bekerja dengan

efisiensi tinggi. Gelombang yang digunakan adalah gelombang

elektromagnetik dengan frekuensi 2500 MHz (2,5 GHz). Pada selang ini

gelombang tidak bisa diserap oleh plastik, gelas dan keramik.

Sumber tenaga bagi microwave oven adalah magnetron. Pada frekuensi

2450 MHz, magnetron dapat menghasilkan daya antara 500- 2000 W,

bahkan dapat mencapai tingkat maksimum 6 – 10 kW. Magnetron

membangkitkan unit antena yang kemudian akan meneruskan tenaga unit

sistem yang lain (Gallawa, 2007). Bentuk oven gelombang mikro dapat

dilihat pada Gambar 14.

Gambar 14. Oven gelombang mikro tipe EM

Keterangan :

1. Ruang untuk memasak

2. Jendela untuk memeriksa bahan saat oven sedang bekerja

3. Pintu oven, pintu harus ditutup rapat saat oven bekerja

4. Kait pengunci

5. Panel kontrol

6. Poros penggerak tadah putar

7. Poros gerak dan tadah putar (

meletakkan bahan yan

8. Penyangga tadah putar

9. Lubang uap air

10. Kertas pembungkus biji jagung

3. Prinsip Pemanasan Oven Gelombang Mikro

Perubahan energi gelombang mikro menjadi panas dapat diketahui

dari dua mekanisme, yaitu rotasi dua kutub (dipolar) dan konduksi i

Sehingga hanya dua kutub dan molekul ionik yang dapat berinteraksi

dengan gelombang mikro dan menghasilkan panas.

Rotasi dua kutub terjadi apabila molekul yang mempunyai struktur

dua kutub ditempatkan dalam medan osilasi listrik. Molekul tersebut aka

mendapat energi rotasional sesuai dengan arah medan. Ketika medan

tersebut dipasang, seluruh molekul akan berada sesuai dengan arah medan

awal. Ketika medan dibalikkan maka molekul akan berputar terbalik dan

menimbulkan tumbukan lebih lanjut dengan molek

Energi tumbukkan ini akan menimbulkan peningkatan temperatur molekul.

Gambar 14. Oven gelombang mikro tipe EM-S1563 dan perlengkapannya

Ruang untuk memasak

untuk memeriksa bahan saat oven sedang bekerja

Pintu oven, pintu harus ditutup rapat saat oven bekerja

Kait pengunci

Poros penggerak tadah putar

Poros gerak dan tadah putar (turn table) terbuat dari kaca tahan panas untuk

meletakkan bahan yang akan dimasak

Penyangga tadah putar

Lubang uap air

Kertas pembungkus biji jagung

3. Prinsip Pemanasan Oven Gelombang Mikro


dari dua mekanisme, yaitu rotasi dua kutub (dipolar) dan konduksi i


dengan gelombang mikro dan menghasilkan panas.


dua kutub ditempatkan dalam medan osilasi listrik. Molekul tersebut aka




menimbulkan tumbukan lebih lanjut dengan molekul yang ada di sekitarnya.


25

S1563 dan perlengkapannya

) terbuat dari kaca tahan panas untuk


dari dua mekanisme, yaitu rotasi dua kutub (dipolar) dan konduksi ionik.



dua kutub ditempatkan dalam medan osilasi listrik. Molekul tersebut akan




ul yang ada di sekitarnya.


26

Adapun pada konduksi ionik, pemanasan biji jagung adalah energi

dari medan listrik ke agitasi partikel. Energi oksilasi medan listrik yang

dihasilkan akan menyebabkan agitasi partikel, yang mengakibatkan suhu

partikel naik dan menyebabkan partikel berinteraksi dengan partikel di

sekitarnya sehingga partikel tersebut mengalami kenaikan suhu (Buffler,

1993).

Gambar 15. Mekanisme interaksi gelombang mikro. (A) Interaksi ionik,

(B) Interaksi Bipolar (Buffler, 1993)

Energi panas yang dihasilkan relatif tinggi, molekul - molekul air pada

bahan makanan dapat berfungsi sebagai penyerap energi dan energi yang

dihasilkan lebih efektif. Pemanasan dengan microwave merupakan akibat

dari interaksi kimia kandungan biji jagung dengan medan elektromagnetik.

Pada saat gelombang mengenai biji jagung akan terjadi satu atau tiga

kemungkinan yaitu: energi diserap, energi yang dipantulkan, dan energi

yang tidak dipantulkan.

Oven gelombang mikro juga sangat dipengaruhi oleh ketebalan bahan

yang dipanaskan. Ketebalan ini berhubungan dengan besarnya daya tembus

gelombang mikro yang mengakibatkan daya tembusnya tidak merata di

setiap titik ketebalan bahan, sehingga pemanasan pun tidak sama antara titik

bahan. Jumlah sampel akan sangat berpengaruh, semakin besar sampel yang

dipanaskan oleh oven gelombang mikro maka semakin besar pula daya dan

waktu yang dibutuhkan.

ii. tinjauan pustaka tanaman jagung · pada kondisi yang wajar biji jagung matang setelah 50 hari...

Documents