Pengembangan Produk Minuman Sinbiotik Instan Sari Buah Kersen (Muntingia calabura L.)
Abstract
Tanaman kersen merupakan salah satu tanaman yang dapat ditemui di Indonesia. Masih belum banyak pemanfataan buah kersen menjadi pangan yang bermanfaat bagi kesehatan. Buah kersen mengandung antioksidan terutama komponen fenolik yang relatif tinggi. Kandungan antioksidan dapat bersifat protektif terhadap berbagai penyakit yang berkaitan dengan inflamasi, salah satunya adalah pada patogenesis resistensi insulin yang berkaitan dengan obesitas dan Diabetes Mellitus (DM) tipe 2. Buah kersen juga mengandung serat. Konsumsi serat pangan bersifat protektif terhadap obesitas dan DM. Berdasarkan Riskesdas 2018, prevalensi DM pada usia lebih dari sama dengan 15 tahun di Indonesia adalah 10,9%. Prevalensi DM tertinggi adalah pada kelompok usia lansia. Pada kelompok usia 55-64 tahun, prevalensi DM adalah 19,6% (Riskesdas 2018). Terdapat berbagai faktor risiko DM, salah satunya adalah keseimbangan mikrobiota usus.
Kombinasi dari probiotik dan prebiotik disebut sinbiotik. Konsumsi probiotik membantu memperbaiki prognosis DM dengan cara menurunkan inflamasi, menurunkan stress oksidatif, dan meningkatkan ekspresi epitel sel usus. Terdapat berbagai jenis bakteri probiotik salah satu contohnya adalah Lactobacillus plantarum. Jenis prebiotik yang sering digunakan diantaranya adalah Fructooligosaccharides (FOS) dan inulin. Jus buah dapat digunakan sebagai pembawa bakteri probiotik. Keunggulan yang dimiliki jus buah diantaranya adalah rasanya yang menyegarkan, serta mengandung serat pangan dan antioksidan. Penambahan serat pada jus buah dapat membantu viabilitas sel bakteri dan dapat berfungsi sebagai prebiotik.
Jus memiliki potensi untuk dimanfaatkan menjadi bahan dasar minuman sinbiotik, namun jus buah memiliki sifat mudah rusak. Untuk meningkatkan umur simpan jus buah, dapat dilakukan proses pengeringan. Pengeringan dengan spray drying memiliki keunggulan yaitu biaya yang relatif murah dan dapat mempertahankan kandungan gizi, warna, dan rasa jus buah. Pengeringan jus buah memerlukan enkapsulator untuk menurunkan kelengketan sekaligus membantu melindungi kandungan gizi dan antioksidan pada buah. Berdasarkan latar belakang tersebut, peneliti tertarik untuk mengembangkan produk minuman sinbiotik instan berbahan dasar sari buah kersen.
Penelitian ini menggunakan desain eksperimental di laboratorium dengan Rancangan Acak Lengkap Faktorial. Variabel independen dalam penelitian ini adalah jenis enkapsulator yaitu maltodekstrin atau gum arab, dan jenis prebiotik yaitu FOS atau inulin. Penelitian dilakukan mulai bulan November 2019 hingga Januari 2021. Data yang dikumpukan terdiri karakteristik fisik bahan dasar (buah kersen matang dan sari buah kersen), serta karakteristik fisik, kandungan gizi, serat pangan, aktivitas dan kandungan antioksidan, viabilitas bakteri, dan sifat organoleptik pada produk. Pengolahan data dilakukan menggunakan software statistik. Data karakteristik fisik buah kersen matang dan sari buah kersen matang, serta persen penerimaan produk minuman sinbiotik sari buah kersen dianalisis secara deskriptif. Formulasi dan proses pembuatan minuman sinbiotik instan sari buah kersen diuraikan secara deskriptif. Data karakteristik fisik, kandungan gizi, serat pangan, aktivitas antioksidan, kandungan antioksidan, total BAL, uji hedonik, dan uji mutu hedonik produk minuman sinbiotik instan sari buah kersen dianalisis menggunakan ANOVA two way dengan uji lanjut Duncan. Uji ranking produk minuman sinbiotik sari buah kersen diolah menggunakan uji Friedman dengan uji lanjut Wilcoxon.
Buah kersen mengandung total padatan terlarut 18,2 Brix. Buah kersen perlu dibuat menjadi sari buah kersen agar dapat dikeringkan menggunakan spray dryer. Sari buah yang digunakan memiliki karakteristik total padatan terlarut 2 Brix, total padatan 3% (b/b), viskositas 6,43 cP, dan pH 6,17. Penambahan enkapsulator adalah 1:1 dengan total padatan sari buah. Spray dryer dioperasikan pada suhu inlet 140 C dan suhu outlet 78 C. L. plantarum ditumbuhkan dalam susu skim lalu dikeringkan menggunakan dengan freeze-dryer pada suhu -50 C selama 72 jam. Pencampuran serbuk sari buah dengan serbuk L. plantarum dan prebiotik (FOS atau inulin) dilakukan secara dry mixing. Formula dalam penelitian ini yaitu formula E1P1 (enkapsulator maltodekstrin dan prebiotik FOS), formula E1P2 (enkapsulator maltodekstrin dan prebiotik inulin), formula E2P1 (enkapsulator gum arab dan prebiotik FOS), dan formula E2P2 (enkapsulator gum arab dan prebiotik inulin).
Tidak terdapat perbedaan nyata nilai pH, total padatan, viskositas, aktivitas air, solubility, kadar air, kadar lemak, kadar protein, total gula, vitamin C, aktivitas antioksidan, total flavonoid, dan antosianin pada keempat formula. Keempat formula memiliki nilai aw yang tergolong aman yaitu < 0,3. Pada keempat formula, rentang nilai solubility adalah 88,02 hingga 91,71%, kadar air 1,14 hingga 1,69%, kadar protein 3,12 hingga 3,61%, kadar lemak 0,59 hingga 0,64%, total gula 8,20 hingga 8,77%, vitamin C 0,18 hingga 0,24 g/100 g, aktivitas antioksidan 42,71 hingga 53,36%, total flavonoid 28,93 hingga 32,25 ppm, dan total antosianin 27,18 hingga 48,31 ppm. Terdapat perbedaan nyata pada parameter dispersibility, wettability, kadar abu, karbohidrat, serat pangan total, total fenol, dan total bakteri asam laktat (BAL). Rentang dispersibility yaitu 50,75 hingga 75,35 %, wettability 150,7 hingga 296 detik, kadar abu 2,55 hingga 4,36%, kadar karbohidrat 91,41 hingga 93,62%, serat pangan total 3,354 hingga 10,66%, total fenol 144,84 hingga 194,94 mg GAE/100 g, dan total BAL antara log 5,22 hingga log 6,28 CFU/mL. Formula dengan enkapsulator gum arab (E2P1 dan E2P2) memiliki kadar abu, serat pangan, dan total fenol yang lebih tinggi serta kandungan karbohidrat yang lebih rendah dibandingkan dengan formula dengan enkapsulator maltodekstrin (E1P1 dan E1P2).
Kandungan gizi keempat formula per takaran saji (22,4 g) yaitu energi 84,99 hingga 86,88 kkal, protein 0,69 hingga 0,79 g, lemak 0,13 hingga 0,14 g, karbohidrat 20,14 hingga 20,73 g, dan serat pangan 3,68 hingga 11,72 g. Tidak terdapat perbedaan signifikan pada seluruh atribut uji hedonik, namun berdasarkan analisis persen penerimaan E1P1, E1P2, dan E2P1 lebih disukai dibandingkan E2P2, serta berdasarkan uji ranking formula E1P1, E1P2, dan E2P1 signifikan lebih disukai dibandingkan formula E2P2. Formula yang terpilih adalah E2P1 karena memiliki kandungan karbohidrat yang lebih rendah, kandungan serat pangan dan total fenol yang lebih tinggi, serta dapat diterima berdasarkan uji organoleptik. Muntingia calabura L. is one of the plants commonly found in Indonesia. There has been limited utilization of the fruit of Muntingia calabura L. (kersen), particularly the utilization of kersen fruit as food for health. Kersen fruit contains antioxidant, majorly phenolic compound. Antioxidant could be protective for disease related to inflammation, for example its involvement in the pathogenesis of insulin resistance related to obesity and Type 2 Diabetes Mellitus (DM). Based on Riskesdas 2018, prevalence of DM on age > 15 years in Indonesia is 10,9%. Highest prevalence of DM is on the elderly group. Age group of 55-64 years has DM prevalence of 19,6%. One of many DM risks factor is the balance of gut microbiota.
Combination of probiotic and prebiotic is called synbiotic. Consumption of probiotic could help improving DM prognosis by reducing inflammation, reducing oxidative stress, and increasing gut epitel cell. Lactobacillus plantarum is one kind of the probiotics commonly used, while type of prebiotic which commonly used are Fructooligosaccharides (FOS) dan inulin. Fruit juice could potentially be used for probiotic carrier. Fruit juice has benefits such as having refreshing taste and contains antioxidant and dietary fiber. The addition of fiber on fruit juice could help maintaining bacteria cell viability and can function as prebiotic.
Fruit juice could potentially be used as the main ingredients of synbiotic beverage, but it can easily be spoiled. Drying process may lengthen fruit juice shelf life. Spray drying is a method of drying that is considered cheaper and could retain nutritional content, taste, dan color of fruit juice. Encapsulator is needed for protecting nutritional and antioxidant content, while also reducing stickiness during spray drying process. This research was aimed to develop instant synbiotic beverage using Muntingia calabura L. fruit as the main ingredient.
This study was experimental research in laboratory using factorial completely randomized design. Independent variables in this research were the type of encapsulator (maltodextrin or Arabic gum) and the type of prebiotic (FOS or inulin). This research was conducted from November 2019 until January 2021. Data which were collected including physical characteristic of the Muntingia calabura L. fruit and fruit juice extract; physical characteristics, nutritional contents, dietary fiber, antioxidant activity and antioxidant content, bacteria viability, and organoleptic tests of the products. Data were analyzed using statistic software. Physical characteristics of the Muntingia calabura L. fruit and fruit juice extract, and acceptance percentage of Muntingia calabura L.-based synbiotic drink were analyzed descriptively. Formulation and the developing process of the instant synbiotic beverage was explained descriptively. Physical characteristics, nutritional contents, dietary fiber, antioxidant activity and antioxidant content, bacteria viability, hedonic test, and hedonic quality tests were analyzed using ANOVA two-way which then further analyzed using Duncan test. Rank test was analyzed using Friedman test and further analyzed using Wilcoxon test.
Muntingia calabura L. (kersen) fruit contain total soluble solid 18,2 Brix. Kersen fruit was made into fruit juice extract to facilitate the process of drying using spray dryer. Fruit juice extract which was used has total soluble solid of 2 Brix, total solid of 3% (w/w), viscosity 6,43 cP, and pH 6,17. The ratio between encapsulator to juice extract total solid is 1:1. Spray dryer was operated on inlet temperature of 140 C and outlet temperature of 78 C. L. plantarum was inoculated on skim milk then was dried using freeze-dryer on -50 C during 72 hours. Dry mixing method was used for mixing fruit powder with bacteria powder and prebiotic. There were four formulas in this research, thus are formula E1P1 (maltodextrin encapsulated + FOS), formula E1P2 (maltodextrin encapsulated + inulin), formula E2P1 (arabic gum encapsulated+ FOS), dan formula E2P2 (arabic gum encapsulated + inulin).
There were no significant differences on pH, total solid, viscosity, water activity, solubility, moisture content, fat content, protein content, total sugar, vitamin C, antioxidant activity, total flavonoid, and anthocyanin between four formulas. Water activity of all formulas were considered safe (< 0,3). All formulas have range of solubility from 88,02 to 91,71%, moisture content from 1,14 to 1,69%, protein content from 3,12 to 3,61%, fat content from 0,59 to 0,64%, total sugar from 8,20 to 8,77%, vitamin C from 0,18 to 0,24 g/100 g, antioxidant activity from 42,71 to 53,36%, total flavonoid from 28,93 to 32,25 ppm, and total anthocyanin from 27,18 to 48,31 ppm. There were significant differences on dispersibility, wettability, ash content, carbohydrate content, total dietary fiber, total phenol, and total lactic acid bacteria (LAB). All formula has range of dispersibility from 50,75 to 75,35 %, wettability from 150,7 to 296 seconds, ash content from 2,55 to 4,29%, carbohydrate content from 91,41 to 93,63%, total dietary fiber from 3,35 to 10,66%, total phenolic from 144,84 to 194,94 mg GAE/100 g, and total LAB from log 5,22 to log 6,28 CFU/ml. Fruit juice encapsulated with arabic gum (E2P1 and E2P2) have higher ash content, total dietary fiber, and total phenolic; and have lower carbohydrate content compared to fruit juice encapsulated with maltodextrin (E1P1 and E1P2).
Nutritional content of the four formulas per serving size (22,4 g) includes energy from 84,99 to 86,88 kcal, protein from 0,69 to 0,79 g, fat from 0,13 to 0,14 g, carbohydrate from 20,14 to 20,73, and total dietary fiber from 3,68 to 11,72 g. There were no significant differences on all attributes of hedonic test, however E1P1, E1P2, E2P1 are more preferred than E2P2 based on acceptance preference. Based on ranking test, E1P1, E1P2, E2P1 are more preferred significantly than E2P2 The chosen formula in this research is E2P1 due to its lower content of carbohydrate, higher content of dietary fiber and total phenolic content compared to other formula, and E2P1 can be accepted based on organoleptic test.
Collections
- MT - Human Ecology [2190]