Perubahan polifenol selama pemanggangan hancuran keping biji kakao menggunakan enerji gelombang mikro dan panas konveksi

SUPRIYANTO, Promotor Prof. Dr. Ir. Haryadi, M.App.Sc

2008 | Disertasi |

Dalam produk kakao senyawa polifenol adalah yang paling berperan terhadap aktivitas antioksidan. Selama pemanggangan konvensional menggunakan panas konveksi polifenol banyak mengalami perubahan karena terpapar pada oksigen udara dalam waktu relatif lama pada suhu tinggi. Penelitian ini bertujuan untuk mempelajari perubahan polifenol dan aktivitas antioksidatif produk kakao selama pemanggangan menggunakan enerji gelombang mikro (EGM) dibandingkan dengan pemanggangan menggunakan panas konveksi. Hancuran keping biji kakao kering lolos ayakan 20 mesh dipanggang dengan proses pemanasan cepat menggunakan EGM, pada power 20% dari 900 watt pada berbagai variasi lama pemanggangan. Pemanggangan menggunakan panas konveksi dilakukan pada suhu 120°C, 140°C dan 200°C pada berbagai variasi lama pemanggangan. Selama pemanggangan dilakukan pengamatan suhu bahan, kandungan polifenol, aktivitas antioksidatif, kadar air dan kecerahan. Berdasarkan kesetaraan sifat hasil, pada penelitian tahap berikutnya dilakukan pemanggangan hancuran keping biji kakao menggunakan EGM selama 5 menit dibanding tahap pemanggangan menggunakan panas konveksi pada suhu 140 °C selama 40 menit. Dilakukan ekstraksi polifenol terhadap hancuran keping biji kakao panggang bebas lemak menggunakan aseton 80% pada suhu 80°C sebanyak 3 kali a 5 jam. Ekstrak polifenol yang diperoleh di analisis kemampuan menghambat oksidasi asam linoleat, penangkapan radikal bebas, reduksi ion feri dan pengikatan ion fero. Identifikasi struktur molekul polifenol dilakukan menggunakan HPLC dan FTIR. Hasil penelitian menunjukkan bahwa pemanggangan menggunakan EGM berlangsung lebih cepat, ditunjukkan oleh kenaikan suhu bahan 10 kali lebih cepat, penurunan kadar air 11 kali lebih cepat diikuti dengan penurunan kada~; polifenol 13 kali lebih cepat dengan kecepatan tetap 0,26% biji kakao bebas lemak per menit. Namun demikian perubahan kadar polifenol tersebut tidak berpengaruh nyata terhadap perubahan aktivitas antioksidatifuya. Selama pemanggangan menggunakan EGM kandungan polifenol relative tidak berubah jika dilakukan dalam waktu singkat meskipun pada subu relative tinggi, sementara itu pada pemanggangan menggunakan panas konveksi kandungan polifenol relative tak berubab jika dilakukan dalam waktu singkat dan pada kadar air baban yang relative rendab. Selama pemanggangan menggunakan EGM terjadi pengurangan kecerahan yang lebib besar dibandingkan dengan pemanggangan menggunakan panas konveksi. Pemanggangan biji kakao menggunakan EGM meskipun berlangsung lebib singkat tetapi produk yang dibasilkan mengandung polifenol yang tidak berbeda dengan produk basil pemanggangan menggunakan panas konveksi. Demikian juga terbadap aktivitas antioksidatif dari produk yang dibasilkan yang meliputi pengbambatan oksidasi asam linoleat dan penangkapan radikal bebas DPPH. Namun demikian produk basil pemanggangan menggunakan EGM mempunyai kemampuan mereduksi ion feri lebib besar, dan kemampuan mengikat ion fero lebib kecil. Aktivitas pengbambatan oksidasi asam linoleat oleb ekstrak polifenol kakao mulai tampak pada konsentrasi 10 J.Lg/ml dan mencapai maksimal pada konsentrasi 200 J.Lg/ml, dengan nilai sekitar 90%, mendekati aktivitas antioksidan sintetis BHT. Aktivitas penangkapan radikal bebas mulai tampak pada konsentrasi ekstrak 5 J.Lg/ml dan maksimal pada 50 J.Lg/ml, dengan nilai sebesar 85,44%, aktivitas reduksi mulai tampak pada 50 J.Lg/ml dengan nilai adsorbansi 0,057 dan aktivitas pengikatan ion fero pada 1000 ppm sebesar 12,15%. Dari basil uji HPLC dan FTIR diketabui babwa pemanggangan menggunakan EGM menyebabkan perubaban struktur molekul polifenol lebib besar. Namun demikian penyusun terbesar (lebib 90%) senyawa polifenol dari basil pemanggangan menggunakan EGM dan menggunakan panas konveksi adalab identik. Dengan demikian dapat dikatakan babwa EGM dapat digunakan sebagai sumber enerji panas untuk pemanggangan biji kakao, tetapi lebib cocok untuk pemanggangan tingkat berat, dengan produk yang mengarah ke warna coklat kebitaman.

Polyphenolic compounds play the most important role as antioxidants in cocoa products. During conventional roasting by heat convection polyphenols undergo changes due to oxygen exposure at relatively high temperature for a long time. This research was aimed at studying the changes of polyphenols and their antioxidant activity during cocoa roasting using microwave energy (MWE) compared to those using heat convection. Ground dry cacao cotyledons passed through 20 mesh was roasted by rapid heating process using MWE at 20% power out of 900 Watt for various length. The conventional ground cacao roasting was conducted at 120, 140 and 200°C for various length. During roasting temperature of the samples as well as polyphenols content, antioxidant activity, moisture content and brightness were observed. Based on similarity in the resulting roasted products, in the next step of this research, roasting of ground cacao was conducted by MWE for 5 min compared to that by heat convection at 140°C for 40 min. Polyphenols were extracted from fat free roasted ground cocoa using acetone 80% at 80°C for 5 hr for three times. The extract was analyzed for the ability to inhibit linoleic acid oxidation and to scavenge free radicals, reduce ferric ion and combine ferrous ion. The molecular structure of polyphenols were elucidated by HPLC and FTIR procedures. The results indicated that cocoa roasting using MWE go faster as reflected by 10 folds of increase in temperature and 11 folds of decrease in moisture content of the sample followed by 13 folds of decrease in polyphenols content at the rate of 0.26% of the fat free cocoa per min. Though the quantitative polyphenols change did not significantly effect its antioxidant activity. During MWE roasting polyphenol content of the sample relatively did not change when conducted for a short time yet at relatively high temperature. While cocoa roasting by convection heating did not relatively change when conducted for a short time at relatively low moisture content. MWE roasting decreased brightness of the ground cocoa more intensively than that of heat convection. The polyphenol content of cocoa sample roasted by both techniques at the above mentioned respective conditions showed no difference. Similar results indicated by their antioxidant activity involving inhibition of linoleic acid oxidation and DPPH free radical binding. Though the resulted products from MWE roasting gave higher ability to reduce ferric ion but lower ability to bind ferrous ion. The inhibition linoleic acid oxidation by cocoa polyphenol extract started to effect obviously at I 0 f.!g/ml and reached the maximal activity i e 90% at 200 mg/ml close to that of a synthetic antioxidant BHT. Free radical scavenging activity started to show at 5 mg/ml and reached the maximal activity i e 85.44% at 50 mg/ml with the adsorbance 0.057 and activity to bind ferrous ion i e 12.15% at 1000 ppm. Based on the HPLC and FTIR analysis it was obvious that MWE resulted higher structural changes of the polyphenols though the highest component (>90%) of polyphenols of cocoa samples roasted by both techniques are identical. Therefore it was concluded that MWE may be applied for ground cocoa roasting more specifically for hard roasting with the blackish brown colour.

Kata Kunci : Kakao, Enerji gelombang mikro, Polifenol, Anti oksidan