4

TINJAUAN PUSTAKA

Sari Buah Jeruk

Buah jeruk merupakan buah yang tidak asing dan banyak digemari.Umum-

nya, buah jeruk merupakan sumber serat kasar yang berperan dalam sistem

pencernaan dan mengandung asam-asam yang berperan pada pembentukan rasa

masam pada buah.Buah jeruk termasuk sebagai sumber kalori yang diperlukan

untuk melakukan aktivitas sehari-hari, protein untuk membentuk jaringan tubuh

dan mengganti jaringan yang hilang serta zat-zat gizi seperti mineral dan vitamin

yang penting untuk tubuh.Zat nutrisi yang terkandung dalam jeruk di antaranya

adalah vitamin C yang dapat berfungsi sebagai antioksidan yang berkhasiat bagi

kesehatan manusia (Tomsuixi, 2008).

Buah jeruk bisa diperoleh dari lokal maupun impor.Secara umum, perbe-

daan jeruk impor dan lokal dapat dilihat dari penampilan fisik seperti warna,

ukuran dan rasa buah.Jenis jeruk yang dibudidayakan dan diperdagangkan di

Indonesia adalah jeruk keprok, sedangkan di Negara-negara barat biasa membu-

didayakan jenis jeruk California Valencia (Pracaya, Citrus nobilis lour (jrk

keprok) varietas Citrus nobilis Lottrvar Chrisocarpe (Valencia Mandarin). Jeruk

Valencia mempunyai karakteristik seperti bentuk buahnya bulat hingga lonjong,

ukuran buah sedang hingga besar, Kulit buah berwarna orange, daging buah

berwarna kuning jingga dan berair sangat banyak, dan biji buah sedikit atau tidak

berbiji (Sarwono, 1986).

Buah jeruk dapat diolah menjadi sari buah atau terlebih dahulu dibuat

menjadi pure atau konsentrat sari buah. Buah yang digunakan untuk membuat sari

buah adalah buah yang telah matang, dalam bentuk segar atau yang diperta-

hankan dalam kondisi yang baik dengan peralatan. Menurut Keputusan Kepala

Badan Pengawas Obat dan Makanan Nomor HK. No. HK.00.05.52.4040 Tahun

2006 tentang Kategori Pangan mengatur definisi dan karakteristik dasar sari buah,

terkait ketentuan bahan baku, proses pengolahan dan produk jadi. Definisi sari

buah adalah cairan yang diperoleh dari bagian buah yang dapat dimakan yang

dicuci, dihancurkan, dijernihkan (jika dibutuhkan), dengan atau tanpa pasteurisasi

5

dan dikemas untuk dapat dikonsumsi langsung.Sari buah dapat berisi hancuran

buah, keruh, atau jernih. Pada sari buah hanya dapat ditambahkan konsentrat jika

berasal dari jenis buah yang sama. Codex Alimentarius Commission (2005)

membagi sari buah menjadi 2 (dua), yaitu sari buah yang dihasilkan langsung dari

proses pengempaan, penghancuran dan penggilingan buah dan sari buah yang

dihasilkan dari konsentrat dengan merekonstitusi konsentrat sari buah dengan air

minum. Proses pembuatan sari buah harus dapat mempertahankan sifat fisik,

kimia, dan organoleptik dan karakter zat gizi dari sari buah aslinya. Ke dalam

formula sari buah dapat ditambahkan gula dan bahan tambahan pangan (BTP)

lainnya dengan mengacu pada persyaratan mutu dari SNI 10-6019-1999(Tabel 1).

Tabel 1.Persyaratan mutu minuman sari buah jeruk menurut SNI 10-6019-1999.

No Jenis Uji Satuan Persyaratan

1. Keadaan

Warna - Normal

Bau - Normal,khas jeruk

Rasa - Normal,khas jeruk

2. pH max 4

3. Padatan terlarut b/b, % Min 10/11

4. Gula (sukrosa) b/b, % Max 5

5. Sulfur Dioksida Mg/kg Max 10

6. Pengawet - Sesuai SNI 01-0222-1995

7. Pewarna tambahan - Sesuai SNI 01-0222-1995

Sari buah yang dibuat dari konsentrat sari buah dapat ditambahkan air, dengan

syarat dalam jumlah yang sama dengan yang dikeluarkan dalam proses pembuatan

konsentrat sari buah. Komposisi kimia dan nilai gizi pada sari buah jeruk dapat

dilihat pada Tabel 2.

6

Tabel 1. Komposisi kimia dan nilai gizi per 100 gram sari buah jeruk California Valencia

Komponen Jumlah Kalori (kal) 44,00 Protein (g) 0,80 Lemak (g) 0,20 Karbohidrat (g) 11,00 Kalsium (mg) 19,00 Fosfor (mg) 16,00 Vitamin A (SI) 190,00 Vitamin B1 (mg) 0,08 Vitamin C (mg) 49,00 Air (g) 87,50

Vitamin C

Vitamin C merupakan vitamin yang larut dalam air. Sumber Vitamin C

sebagian besar tergolong dari sayur-sayuran dan buah-buahan terutama buah-

buahan segar. Asupan gizi rata-rata sehari sekitar 90 sampai 100 mg vitamin C

yang dianjurkan untuk orang dewasa.Namun, terdapat variasi kebutuhan dalam

individu yang berbeda.(Keputusan Kepala Badan Pengawas Obat dan Makanan

Nomor HK. No. HK.00.05.52.6291 Tahun 2007).

Sari buah jeruk merupakan salah satu buah yang memiliki kandungan

vitamin C cukup tinggi.Vitamin C atau sering disebut asam askorbat merupakan

vitamin yang larut dalam air dan essensial untuk biosintesis kolagen (Naidu,

2003). Vitamin C memiliki rumus molekul C6H8O6 dengan berat molekul 176,13.

Nama kimia dari vitamin C adalah L-Asam askorbat. Struktur Kimia dari vitamin

C digambarkan sebagai berikut (Gambar 1):

Gambar 1. Struktur Kimia Vitamin C

7

Vitamin C merupakan komponen yang tidak stabil.Dalam keadaan kering

stabil di udara, dalam larutan cepat teroksidasi.Vitamin C memiliki tingkat kela-

rutan yang mudah dalam air namun agak sukar larut dalam etanol dan tidak larut

dalam kloroform, eter serta benzene, minyak dan sejenisnya (Winarno, 2002).

Vitamin C dapat digunakan sebagai aditif atau bahan tambahan pangan pada

suatu produk pangan.Vitamin C (asam askorbat) seringkali difortifikasikan pada

minumansehingga tidak hanya untuk memberikan banyak fungsi seperti

memperbaiki warna melainkan dapat meningkatkan kualitas nutrisi atau

kandungan gizi produk. Dengan meningkatkan kualitas dan teknologi dari suatu

produk pangan maka diharapkan akan meningkatkan nilai nutrisinya (Winarno,

2002).

Fortifikasi dapat didefinisikan sebagai penambahan zat-zat gizi pada bahan

pangan dengan tujuan untuk meningkatkan nilai gizinya dan meningkatkan

konsumsi suatu zat gizi tertentu oleh masyarakat. Menurut Codex Alimentarius

Commission(2005), fortifikasi atau enrichment adalah penambahan sejumlah zat-

zat gizi tertentu ke dalam bahan pangan baik dalam kondisi normal terdapat dalam

bahan pangan dengan tujuan mencegah atau mengatasi defisiensi sejumlah zat gizi

di dalam suatu populasi atau kelompok masyarakat tertentu. Secara umum

poenambahan zat gizi harus memenuhi beberapa persyaratan, antara lain adalah

zat gizi yang ditambahkan tidak mengubah warna dan cita rasa makanan, dapat

dimanfaatkan tubuh, stabil selama penyimpanan, tidak menyebabkan timbulnya

interaksi negatif dengan zat gizi lain yang ditambahkan atau yang ada dalam

bahan pangan, dan jumlah yang ditambahkan harus memperhitungkan kebutuhan

individu (Mucthadi et al., 1993). Kebutuhan individu secara kuantitatif terhadap

zar-zat gizi esensial merupakan dasar untuk penyusunan RDA (Recommended

Dietary Allowances), yaitu taraf konsumsi zat-zat gizi esensial, yang berdasarkan

pengetahuan ilmiah dinilai cukup untuk memenuhi kebutuhan hampir semua

orang sehat (Almatsier, 2002).Adapun kebutuhan individu untuk vitamin C sesuai

US-RDA adalah sebesar 60 mg/hari.Minuman sari buah biasanya difortifikasi

pada konsentrasi lebih kecil dalam perhitungan vitamin C per takaran saji.

Cara penanganan bahan pangan sebelum dikonsumsi seperti proses pengo-

lahan, distribusi maupun penyimpanan bahan pangan dapat mempengaruhi

8

kandungan mikronutrien vitamin C yang secara alami ada atau ditambahkan

dalam bahan pangan, sehingga umumnya mutu produk pangan akan mengalami

perubahan atau penurunan mutu. Maka dari itu, cara penanganan bahan pangan

tersebut perlu dikendalikan dengan baik supaya tidak menyebabkan kerusakan

mutu yang terlalu besar. Salah satu upaya untuk meningkatkan mutu produk

minuman sari buah jeruk dengan melakukan fortifikasi vitamin C, sehingga

diperlukan identifikasi teknologi fortifikasi vitamin C terbaik sebanding dengan

overage yang bersesuaian.Overage merupakan jumlah tambahan fortifikan yang

ditambahkan ke dalam bahan pangan untuk mengkompesasikan kehilangan yang

terjadi dimana bahan pangan yang telah difortifikasi tersebut mempunyai level

nutrisi sesuai target yang diharapkan pada saat bahan pangan dikonsumsi (OMNI,

2005). Perhitungan overage tersebut dapat terlihat pada persamaan berikut :

Overage = Jumlah pada produk/formula – jumlah target yang diinginkanx 100 Jumlah target yang diinginkan

Proses Pengolahan Saribuah

Proses pengolahan sari buah jeruk melalui berbagai tahapan, yaitu tahap

persiapan bahan baku, tahap pengolahan, tahap pengisian, tahap pengemasan,

tahap pasteurisasi, dan tahap penyimpanan. Diagram alir proses produksi dari

minuman sari buah jeruk dapat dilihat pada Gambar 2.

Sebelum proses pengolahan minuman sari buah jeruk, terlebih dahulu

dilakukan persiapan semua bahan baku yang akan digunakan. Pencampuran bahan

baku sesuai formulasi ke dalam air yang telah dipanaskan pada suhu 85-90°C

hingga larutan homogen pada tanki blending. Konsentrat jeruk yang telah disiap-

kan juga dimasukkan dalam tanki blending.Kemudian dilakukan pengadukan

hingga semua tercampur sempurna dan ditambahkan perisa orange.Pengadukan

dilakukan kembali hingga semua larutan homogen. Larutan yang telah tercampur

dengan sempurna dimasukkan ke dalam kemasan botol plastik PET (polyethylene

terephthalate)dan dilakukan tahap pasteurisasi pada suhu 75oC selama 15 menit.

Kemudian dilakukan proses pendinginan dan masuk ke tahap penyimpanan.

9

Gambar 2. Diagram Alir Proses Pembuatan Minuman Sari Buah Jeruk

10

Proses pasteurisasi yang dilakukan menggunakan sistem alir (kontinyu)

dengan system pemanasan tidak langsung, yaitu media panas (steam) tidak kontak

langsung dengan produk. Proses pindah panas dari steam ke produk sari buah

jeruk terjadi secara konduksi melalui plate heat exchanger. Dalam pengolahan

sari buah menggunakan pasteurisasi, produk mengalami tahap pemanasan awal

(pre heating), pemanasan utama (main heating), dan pendinginan (Fellows,

2000).Sari buah jeruk saat proses pengolahan akan terjadi proses pemanasan awal

yaitu proses pemindahan panas dengan system regenerasi. Dalam proses tersebut

terjadi pemindahan panas dari sari buah yang telah dipasteurisasi ke sari buah

yang belum dipasteurisasi. Sari buah jeruk yang telah mengalami pemanasan awal

akan dipanaskan pada suhu 84°C dan suhunya dipertahankan selama 30 detik pada

holding tube. Jika suhu pasteurisasi tidak tercapai maka flow diversion valve

secara otomatis akan menutup jalannya sari buah jeruk ke regenerator dan produk

akan disirkulasi kembali ke balance tank untuk dipanaskan kembali. Namun, jika

suhu pasteurisasi terpenuhi maka produk akan dialirkan ke proses regenerator.

Kemudian masuk ke dalam tahap pendinginan. Dalam tahap ini, suhu produk sari

buah jeruk yang telah dipasteurisasi akan mengalami penurunan pada regenerator

dan didinginkan dengan air biasa sampai suhu ambient. Proses aliran produk sari

buah dalam pasteurisasi dapat dilihat pada Gambar 3.

Gambar 3. Pasteurisasi menggunakan plate heat exchanger

11

Nilai pasteurisasi dinyatakan dengan simbol P (Fellows, 2000). Nilai P dihi-

tung dengan percobaan antara waktu dan suhu dengan persamaan sebagai berikut :

P = 0ʃ010 (T(t)-Tref)/z.dt

dimana : T(t) = suhu produk (°C); Tref= suhu referen pada nilai DT (menit); Z=

faktor kinetik

Proses pasteurisasi harus dilakukan dengan memperhatikan beberapa faktor

karena dapat mempengaruhi kerusakan mutu pangan, khususnya kerusakan

komponen-komponen nutrisi pangan seperti vitamin. Vitamin C mengalami keru-

sakan jika terjadi proses panas dan oksidasi, sehingga apabila terjadi proses

pemanasan overheated pada sari buah jeruk dan terjadi beberapa reaksi yang

mengakibatkan terjadinya perubahan mutu baik dari segi warna, aroma, maupun

rasa.

Kinetika Degradasi Vitamin C Sebagai Fortifikan dan Perubahan Warna

Orange Juice Selama Penyimpanan

Selama proses pengolahan sari buah jeruk terjadi oksidasi vitamin C yang

dapat dipicu oleh proses pemanasan. Selama degradasi vitamin C terjadi

perubahan warna konsentrat sari buah jeruk menjadi coklat. Dengan demikian,

kandungan vitamin C dapat digunakan sebagai indikator mutu dari saribuah.

Menurut Winarno (2002), vitamin C merupakan reduktor yang kuat dan mampu

bertindak sebagai oksigen scavenger, sehingga akan mencegah terjadinya oksidasi

enzimatis senyawa-senyawa fenol yang terkandung dalam buah jeruk.

Penambahan vitamin C dengan tujuan untuk menurunkan pH sampai 3,0 atau

dibawahnya akan dapat mempertahankan perubahan warna sebab pH optimal

enzim fenolase adalah 6,5. Logam seperti besi dan tembaga dapat diikat oleh asam

askorbat, logam-logam ini merupakan katalisator oksidasi yang dapat

menyebabkan perubahan warna yang tidak diinginkan.Asam bersifat sinergis

terhadap antioksidan dalam mencegah ketengikan dan pencoklatan.

Vitamin C dapat menghambat reaksi pencokelatan sebagaimana dapat

dilihat pada Gambar 4 (Manso et al., 2001).Vitamin C bersifat mudah

teroksidasi.Sifat vitamin C dalam menghambat reaksi pencokelatan berkaitan

12

dengan adanya oksigen sebagai akseptor hidrogen.Mekanisme penghambatan

reaksi pencoke-latan oleh vitamin C, yaitu oksigen yang diperlukan dalam reaksi

pencokelatan bereaksi lebih dahulu dengan vitamin C sebagai donor

hidrogen.Vitamin C bertindak sebagai donor hidrogen pada saat vitamin C

tersebut teroksidasi oleh perlakuan panas menjadi asam dehidroaskorbat. Asam

dehidroaskorbat bersifat labil sehingga dapat terurai menjadi suatu senyawa dike-

togulonat yang tidak mempunyai kereaktifan sebagai vitamin C, dan kemudian

dalam kondisi anaero-bik akan terbentuk senyawa furfural dan berlangsung reaksi

pencokelatan.

Gambar 4. Reaksi browning

Kinetika Perubahan Mutu dan Umur Simpan dengan Model Arrhenius

Stabilitas produk dihubungkan dengan mudah tidaknya produk mengalami

perubahan kimia, kesegaran yang dihubungkan dengan karakteristik produk

seperti rasa, warna dan aroma produk.Pengolahan pangan bertujuan untuk mem-

perpanjang umur simpan dan meningkatkan kestabilan produk. Umur simpan

adalah waktu yang diperlukan oleh produk pangan, dalam kondisi penyimpanan,

untuk sampai pada suatu level atau tingkatan degradasi mutu tertentu (Floros,

1993). Terdapat beberapa faktor yang mempengaruhi penurunan mutu produk

pangan. Floros dan Gnanasekharan (1993) menyatakan terdapat enam faktor

utama yang mengakibatkan terjadinya penurunan mutu atau kerusakan pada

produk pangan, yaitu massa oksigen, uap air, cahaya, mikroorganisme, kompresi

atau bantingan, dan bahan kimia toksik atau off flavor. Faktor-faktor tersebut

13

dapat mengakibatkan terjadinya penurunan mutu lebih lanjut, seperti oksidasi

lipida, kerusakan vitamin, kerusakan protein, perubahan bau, reaksi pencoklatan,

perubahan unsur organoleptik, dan kemungkinan terbentuknya racun.

Umur simpan suatu produk didefinisikan sebagai waktu yang diperlukan

untuk mempertahankan mutu produk pada kondisi penyimpanan tertentu sehingga

produk tersebut dapat diterima oleh konsumen. Secara umum penurunan kualitas

suatu produk pangan dapat digambarkan menggunakan persamaan 1.

Laju penurunan = dA = kA n …………….........................................…… (1)

dt

dimana:

A = Faktor mutu yang diukur

t = Waktu

k = Tetapan yang tergantung terhadap waktu dan aktifitas air

n = Ordo reaksi

dA = Perubahan mutu A terhadap waktu,

dt tanda negatif menunjukkan laju penuruan mutu sedangkan tanda positif

menunjukkan laju penambahan jumlah produk yang tidak diinginkan

Umumnya, penurunan kualitas mutu bahan pangan mengikuti reaksi ordo

nol. Dalam kondisi ini laju perubahan mutu produk berlangsung spontan. Dari

persamaan 1, laju penurunan mutu ordo nol dapat diturunkan sebagai berikut:

Laju penurunan = dA = k …………..........................................…….…… (2) dt

Persamaan 2 menunjukkan bahwa penurunan waktu umur simpan berlang-

sung konstan pada suhu yang konstan.Dengan mengintegrasikan persamaan

tersebut maka hubungan jumlah mutu yang tersisa dengan waktu merupakan

fungsi dari suhu.

Ae = A0 – Kzts atau (A0 – Ae) / Kz = ts ……............................................ (3)

Dimana:

14

A0 = Nilai mutu awal

Ae = Nilai pada akhir umur simpan

ts = Umur simpan dalam hari, bulan, tahun, dan sebagainya

Umunya, nilai Ae tidak selalu dapat ditentukan jumlahnya secara kuantita-

tif sehingga harus ditentukan tingkat penurunan mutunya berdasarkan evaluasi

panel, laju kualitasnya adalah sebagai berikut:

Laju penurunan kualitas = K = 100% = % kehilangan mutu per satuan waktu

t

Persamaan laju menunjukkan pengaruh dari perubahaan konsentrasi reaktan

terhadap laju reaksi.Faktor-faktor yang mempengaruhi laju reaksi adalah suhu,

katalis, dll.Perubahan tersebut digambarkan secara matematis oleh persamaan

Arrhenius (Steele, 2000).

Penurunan kualitas produk pangan dapat mengikuti ordo reaksi nol, di

antaranya yang mengikuti ordo nol adalah degradasi enzimatis, browning non-

enzimatis, dan oksidasi lemak. Persamaan reaksi ordo nol adalah sebagai berikut:

-dA/dT = k

Untuk menentukan jumlah kehilangan mutu, maka dilakukan integrasi terhadap

persamaan: At t

∫ dA = ∫ kdt A0 0

Sehingga diperoleh persamaan sebagai berikut:

At-Ao = -kt

Dimana:

At = jumlah A pada waktu t

A0 = jumlah awal A

15

Gambar 5. Laju penurunan mutu bahan pangan pada orde reaksi nol

Reaksi juga dapat mengikuti ordo reaksi satu, di antaranya reaksi

ketengikan, pertumbuhan mikroorganisme, kematian jumlah mikroorganisme,

kerusakan vitamin, dan kehilangan mutu protein.Pada ordo reaksi satu, hubungan

nilai mutu yang tersisa dengan waktu tidak menghasilkan kurva yang lurus.Maka

dari itu untuk mendapatkan kurva yang lurus dilakukan dengan memplotkan nilai

Ln A dengan waktu.Persamaan orde reaksi satu adalah sebagai berikut:

-dA = kf A ………………………….....................................…..….…… (4) dt

Dengan mengintegrasikan persamaan tersebut maka persamaan 4 akan menjadi:

Ln A = Ln A0 – kf t atau Ln Ae = Ln A0 – kf t ………......................................... (5)

dimana: A = Nilai mutu yang tersisa setelah selang waktu t Ae = Nilai mutu pada akhir umur simpan ts

16

Gambar 6. Laju penurunan mutu bahan pangan pada orde reaksi satu

Persamaan Arrhenius memberikan nilai dasar dari hubungan antara energi

aktivasi dengan laju reaksi. Dari Persamaan Arrhenius ini, energi aktivasi dapat

dinyatakan sebagai berikut :

dimana : T= suhu yang diukur dalam Kelvin; R= kontanta atau tetapan gas; Ea=

energi minimum yang diperlukan bagi reaksi untuk berlangsung, satuan Joule per

mole; A= faktor frekuensi, konstanta pada jarak perbedaan suhu yang kecil.

Pada umumnya, persamaan Arrhenius digunakan untuk menentukan

stabilitas suatu senyawa dengan metode akselerasi. Model persamaan Arrhenius

disajikan secara matematis pada persamaan 6.

K = Aexp-Ea/RT ……………………………… (6)

Persamaan tersebut dapat diubah menjadi

Ln K = ln A-Ea/RT……………………………… (7)

17

Dimana:

K = Konstanta laju reaksi pada suhu tertentu

R = Konstanta gas. 8.31 J mol-1K-1

A = Faktor frekuensi

Ea = Energi aktifasi dalam kJ mol-1

T = Suhu absolute dalam K (°C + 273)

Persamaan Arrhenius menggambarkan hubungan antara suhu dengan kece-

patan reaksi yang terjadi, sehingga dapat digunakan untuk menentukan hubungan

antara suhu penyimpanan dengan tingkat degradasinya.Untuk mendapatkan kurva

linear diperlukan beberapa nilai k pada beberapa suhu pengamatan, selanjutnya

nilai Ln k digambarkan terhadap nilai 1/T pada kurva yang dikenal sebagai kurva

persamaan Arrhenius.Slope (kemiringan kurva) dapat didefinisikan sebagai nilai

Ea/R sehingga nilai Ea diperoleh dengan mengalikan nilai kemiringan kurva

dengan konstanta gas (Steele, 2000).

Menurut Floros (1993), umur simpan produk pangan dapat diduga dan dite-

tapkan waktu kadaluwarsanya dengan menggunakan dua konsep studi penyim-

pangan produk pangan yaitu dengan Extended Storage Studies (ESS) dan Acce-

lerated Storage Studies (ASS). Penurunan kualitas suatu produk pangan menggu-

nakan persamaan sebagai berikut:

Laju penurunan = dA = kA n dt