Pendugaan Umur Simpan Tepung Umbi Porang dalam Kemasan Menggunakan Metode ASLT Model Arrhenius

Abstract

Porang (Amorphophallus muelleri B.) merupakan umbi yang kaya glukomanan dan berfungsi sebagai bahan pangan fungsional. Sifat fungsional yang sangat bermanfaat dari glukomanan antara lain kemampuan sebagai agen pengental, pembentuk gel, serta pengemulsi alami. Glukomanan juga memberikan berbagai efek fisiologis positif, seperti membantu mengurangi kolesterol, gula darah, dan rasa kenyang, yang membantu mengelola berat badan dan mencegah penyakit metabolik sehingga porang memiliki potensi besar untuk dikembangkan sebagai bahan pangan fungsional bernilai tinggi, serta sebagai bahan baku alternatif yang ramah lingkungan bagi berbagai industri, termasuk industri makanan, farmasi, dan kosmetik. Namun demikian, tepung porang bersifat higroskopis sehingga rentan mengalami penurunan mutu selama penyimpanan. Penelitian ini bertujuan untuk menduga umur simpan tepung porang yang disimpan dalam beberapa kemasan yaitu aluminium foil (AF), high-density polyethylene (HDPE), dan polyethylene (PE) menggunakan metode Accelerated Shelf Life Testing (ASLT) dengan pendekatan Arrhenius. Penelitian dilakukan melalui beberapa tahap yaitu pembuatan tepung porang, penyimpanan pada beberapa suhu yaitu 35, 40, 45, dan 50°C untuk mempercepat perubahan parameter mutu tepung serta analisis perubahan parameter mutu yang diamati yaitu kadar air, kadar glukomanan, warna (derajat putih), dan jumlah kapang. Data perubahan parameter mutu pada setiap suhu penyimpanan dianalisis menggunakan model kinetika reaksi ordo nol dan ordo satu untuk menentukan pola perubahan mutu selama penyimpanan. Model kinetika terbaik dipilih berdasarkan nilai koefisien determinasi (R²) tertinggi. Nilai konstanta laju reaksi (k) yang diperoleh dari model terpilih kemudian diplot terhadap kebalikan suhu mutlak (1/T) sesuai persamaan Arrhenius (ln k = ln k0 -Ea/RT) untuk memperoleh nilai energi aktivasi (Ea) dan konstanta pra-eksponensial (k0). Selanjutnya, parameter mutu dengan nilai energi aktivasi (Ea) terendah ditetapkan sebagai parameter mutu kritis karena paling sensitif terhadap perubahan suhu penyimpanan. Persamaan Arrhenius dari parameter mutu kritis tersebut digunakan untuk menghitung konstanta laju reaksi (k) pada suhu penyimpanan, kemudian umur simpan tepung porang dihitung berdasarkan model kinetika yang sesuai dengan mempertimbangkan nilai mutu awal dan batas mutu kritis yang telah ditetapkan. Hasil penelitian menunjukkan bahwa peningkatan suhu penyimpanan mempercepat peningkatan kadar air dan jumlah kapang serta penurunan kadar glukomanan dan derajat putih pada seluruh jenis kemasan. Jenis kemasan berpengaruh terhadap laju perubahan parameter mutu, di mana kemasan dengan sifat barrier yang lebih baik mampu memperlambat laju deteriorasi produk. Berdasarkan analisis kinetika dan model Arrhenius, kapang ditetapkan sebagai parameter mutu kritis karena menunjukkan perubahan yang paling representatif terhadap penurunan mutu selama penyimpanan. Hasil pendugaan umur simpan menunjukkan bahwa tepung porang dalam kemasan AF, HDPE, dan PE mencapai batas kritis kapang sebesar 104 CFU/g (4 log CFU/g) setelah masing-masing 333, 209, dan 156 hari pada suhu 25°C. Pada suhu 30°C, batas kritis kapang yang sama) dicapai setelah 91, 61, dan 48 hari untuk kemasan AF, HDPE, dan PE. Hasil penelitian ini menunjukkan bahwa metode ASLT dengan pendekatan Arrhenius merupakan metode yang efektif untuk menduga umur simpan tepung porang serta dapat digunakan sebagai dasar dalam pemilihan jenis kemasan dan kondisi penyimpanan untuk mempertahankan mutu produk sesuai dengan umur simpan yang ditargetkan.

Porang (Amorphophallus muelleri Blume) is a tuber rich in glucomannan and has considerable potential as a functional food ingredient. Glucomannan possesses several beneficial functional properties, including its ability to act as a thickening agent, gel-forming agent, and natural emulsifier. In addition, glucomannan provides various physiological benefits, such as lowering cholesterol and blood glucose levels, enhancing satiety, supporting weight management, and reducing the risk of metabolic diseases. These characteristics make porang a promising raw material for high-value functional foods as well as an environmentally friendly alternative for various industries, including food, pharmaceutical, and cosmetic applications. However, porang flour is highly hygroscopic, making it susceptible to quality deterioration during storage. This study aimed to estimate the shelf life of porang flour packaged in aluminum foil (AF), high-density polyethylene (HDPE), and polyethylene (PE) using the Accelerated Shelf Life Testing (ASLT) method with the Arrhenius approach. The study consisted of several stages, including porang flour production, storage at elevated temperatures (35, 40, 45, and 50°C) to accelerate quality deterioration, and evaluation of quality changes based on moisture content, glucomannan content, whiteness, and mold count. Quality changes observed at each storage temperature were analyzed using zero-order and first-order reaction kinetics to determine the deterioration pattern during storage. The best kinetic model was selected based on the highest coefficient of determination (R²). The reaction rate constants (k) obtained from the selected model were then plotted against the reciprocal of absolute temperature (1/T) according to the Arrhenius equation (ln k = ln k0 - Ea/RT) to determine the activation energy (Ea) and the pre-exponential factor (k0). Subsequently, the critical quality parameter was identified based on the quality attribute that reached its critical limit first during storage. The Arrhenius equation for the selected critical quality parameter was then used to calculate the reaction rate constant (k) at the desired storage temperatures, and the shelf life of porang flour was estimated using the appropriate kinetic model by considering the initial quality value and the predetermined critical quality limit. The results showed that increasing storage temperature accelerated the increase in moisture content and mold count, while accelerating the decline in glucomannan content and whiteness in all packaging materials. Packaging type significantly influenced the rate of quality deterioration, with packaging materials having superior barrier properties being more effective in delaying product deterioration. Based on the kinetic analysis and the Arrhenius model, mold was identified as the critical quality parameter because it reached the critical quality limit earlier than the other quality parameters during storage. Shelf-life estimation indicated that porang flour packaged in AF, HDPE, and PE reached the critical mold limit of 104 CFU/g (4 log CFU/g) after 333, 209, and 156 days, respectively, at 25°C. At 30°C, the same critical mold limit was reached after 91, 61, and 48 days, respectively. These findings demonstrate that the ASLT method combined with the Arrhenius approach is an effective tool for estimating the shelf life of porang flour and can serve as a scientific basis for selecting appropriate packaging materials and storage conditions to maintain product quality throughout the targeted shelf life.