PENERAPAN MEMBRAN MIKROFILTRASI PADA PEMURNIANEKSTRAK KALDU KACANG HIJAU (Phaseo/us radiatus L.)

SEBAGAI FORTIFIKAN PRODUK MAKANAN

Aspiyanto dan Agustine Susilowati

Pusat Penelitian Kimia - Lembaga IImu Pengetahuan IndonesiaKawasan PUSPIPTEK, Serpong, Tangerang Selatan -15314, Banten

INTI SARI

Dalam pembuatan ekstrak kaldu kacang hijau(Phaseolus radiatus L.) sebagai bahan fortifikan produkmakanan melalui pemurnian membran mikrofiltrasi(MF), kondisi operasi pemisahan mempunyai perananpenting. Penerapan modul membran MF merupakankelajutan proses pemurnian dari skala kecil (sel MFberpengaduk, luas membran 30,175 em') ke skala bench(modul MF cross-flow, luas membran 360 em').Penelitian ini bertujuan untuk mempelajari pengaruhlaju alir dan tekanan operasi berbeda terhadapkomposisi konsentrat/retentat dan permeat daripemurnian ekstrak kaldu kacang hijau sebagai bahanfortifikan produk makanan dengan citarasa dasar gurih(umami atau savoury). Pembuatan ekstrak kaldukacang hijau dilakukan dengan melewatkan ekstrakkaldu kacang hijau kasar ke modul membran MFmasing-masing pada frekuensi motor pompa 10 dan 20Hz, suhu kamar serta tekanan operasi 2, 4 dan 6 bar.Pengamatan dilakukan terhadap nilai fluks permeatserta analisa dilakukan terhadap konsentrat/retentatdan permeat, yang meliputi konsentrasi padatan total,padaian terlarut, protein total, protein terlarut, N-amino dan garam. Hasil penelitian menunjukkanbahwa frekuensi motor pompa dan tekanan operasiberpengaruh terhadap komposisi konsenirai/reteniatdan permeat. Peningkatan frekuensi motor pompa dantekanan operasi meningkatkan komposisi permeat,namun cenderung hampir sama pada konsenirai/retentat. Kombinasi perlakuan untuk frekuensi motorpompa 20 Hz dan tekanan operasi 2 bar menghasilkankonsentrat/retentat dengan komposisi terbaik sebagaihidrolisat protein dengan konsentrasi padatan total3,98 %, padatan terlarut 6,05 %, protein total 5,65 %,

JKTI, VOL. 12, No.2, Desember 2010

protein terlarut 5,3 mg/mL, N-amino 0,95 mg/mL dangaram 2,04 %, sedangkan permeat memberikan nilaifluks 32,19 I/m2.jam dengan konsentrasi padatan total5,74 %, padatan terlarut 5,04 %, protein total 4,51 %,protein terlarut 4,05 mg/mL, N-amino 1,08 mg/mL dangaram 2,2 %, serta memiliki potensi penting sebagaiflavor savoury makanan.

Kata Kunci : Kaldu kacang hijau (Phaseolus radiatus L.),mikrofiltrasi (MF), konsentrai/reteniat,permeat, hidrol

ABSTRACT

In preparation of mung bean (Phaseolus radiatusL.) broth extract asfortificant agent offood products viapurification by means of microfiltration (MF)membrane, operation conditions have important role.Application ofMF membrane modul is afurther processof purification from small scale (Stirred MF cell, 30.175em' of membrane area) to bench-scale (Cross-flow MFmodul, 360 em' of membrane area). The main goal of thiswork was to find out effect of flow rate of material andoperation pressure on compositions ofconcentrate/retentate and permeate from mung beanbroth extract as savoury (umami)-based fortificantagent offood products. Preparation of mung bean brothextract was conducted by introducing broth extract ofcrude mung bean to Cross-flow MF modul at pumpmotor frequency ofl0 and 20 Hz, room temperature andoperation pressure of 2, 4 and 6 bar, respectively.Investigation was performed on permeate flux value,and analysis was conducted on concentrate/retentateand permeate, covering on total solids, dissolved solid,total protein, dissolved protein, N-amino and salt. Theresult of experiment showed that pump motor frequency

71

and operation pressure affect on concentrate/retentateand permeate compositions. Increase of pump motorfrequency and operation pressure increase permeatecomposition, but they tend to be almost similar onconcentrate/retentate of mung bean broth extract.Treatment combination at pump motor frequency of20Hz and operation pressure of 2 bar generated the bestcomposition of concentrate/retentate as hydrolyzedvegetable protein (HVP) with concentrations of totalsolids of3.98 %, soluble solid of6.05 %, total protein of5.65 %, dissolved protein of 5.3 mg/mL, N-amino of0.95 mg/mL and salt of 2.04 %, while permeate gaveflux value of 32.19 I/m2.hour with concentrations oftotal solids of 5.74 %, soluble solid of 5.04 %, totalprotein of4.51 %, dissolved protein of 4.05 mg/mL, N-amino ofl.08 mg/mL and salt of2.2 %, and had usefulpotency asfood savoury flavor.

Keyword : Mung bean (Phaseolus radiatus L.) broth,microfiltration (MF), concenirate/reieniaie,permeate, hydrolysate.

PENDAHULUAN

Produk-produk pangan fungsional perludikembangkan karena memiliki potensi danprospek menguntungkan serta meningkatkannilai tambah ekonomi. Secara umum, produk-produk pangan fungsional terbagi kedalam tigakelompok produk, seperti bakery dan snack, susudan minuman. Meskipun konsep panganfungsional baru diperkenalkan dalam dua dekadeterakhir, sudah banyak jenis pangan tradisionalyang telah memenuhi persyaratan dan kriteriasebagai panganfungsional (1). Diantara bahan bakupangan fungsional yang memiliki potensi untukdikembangkan adalah pangan berbahan kacanghijau (Phaseolus radiatus L.) karena pada umumnyapenelitian tentang atribut gizi kacang hijau relatifmasih sedikit kecuali kedelai. Kacang hijau (mungbean) merupakan tanaman yang tumbuh hampirdi semua tempat di Indonesia. Selama ini, kacanghijau hanya dikonsumsi dalam olahan pangansiap saji secara langsung, seperti bubur,minuman, penganan dan kecambah kacang hijau.

72

Guna mendiversifikasikan menjadi produkolahan pangan yang memiliki karakteristikfungsional dan masa simp an lama, makakomoditas kacang hijau perlu diolah lebih lanjutmelalui berbagai cara, seperti fraksinasi,fermentasi dengan bantuan mikroorganismemenjadi komponen-komponen protein,karbohidrat dan lemak dalam hidrolisat proteinnabati berbahan kacang hijau serta pemisahan,pemurnian dan pemekatan melalui sistemmembran'i" .

Hidrolisat protein nabati berbahan kacanghijau merupakan salah satu diversifikasi produkpangan melalui proses fermentasi kacang hijaudengan bantuan kapang Aspergillus sp. danRhizopus sp. Hidrolisat protein nabati berbahankacang hijau dapat digunakan sebagai bahanfortifikasi produk pangan. Citarasa produk iniditimbulkan oleh pengaruh interaksi antaraproses fermentasi karena kemampuan aktivitaskapang untuk merombak, memecah danmengkonversi masing-masing protein,karbohidrat dan lemak komplek menjadi proteinsederhana (peptida-peptida, asam-asam amino)dengan enzim protease, karbohidrat sederhana(fruktosa, glukosa, sukrosa) melalui enzimamilase dan lemak sederhana (asam-asam lemak,gliserol) menggunakan enzim lipase. Interaksiantara ketiga senyawa-senyawa tersebut akanmenghasilkan produk hidrolisat protein nabatiberbahan kacang hijau dengan citarasa, flavor dan

kh (5)Sl' dunz ciaroma as. e am mengan ung citarasa, flavordan aroma khas, produk fermentasi tersebutmasih mengandung zat-zat pengotor yang harusdihilangkan tanpa merusak nilai gizi. Salah satucara untuk mengatasi masalah tersebut digunakanproses pemisaharr/ pemurnian menggunakanmembran'Y" .

Penerapan teknologi membran dalambidang pangan dan bioteknologi untuk berbagaiproses, seperti pemisahan, pemurnian dan/ ataupemekatan bervariasi dengan area penerapansangat luas yang meliputi mikrofiltrasi (MF),

JKTI, VOL. 12, No.2, Desember 2010

sangat luas yang meliputi mikrofiltrasi (MF),ultrafiltrasi (UF), nanofiltrasi (NF) danhiperfiltrasi (HF)/osmosa balik (OB). Salah satupenerapan proses berbasis membran dalambidang pangan adalah pemisahan/ pemurnianhidrolisat protein nabati berbahan kacang hijauhasil fermentasi oleh kapang Rhizopus sp.:nenggunakan membran MF dengan aliran sejajarpermukaan membran (cross-flow). MF yangoeroperasi pada tekanan 0,5 - 5 bar merupakansuatu proses pemisahan hidrolisat protein nabati_ rbahan kacang hijau yang mengandungakrosolut, protein (asam-asarn amino),bohidrat (gula, glukosa), lemak (asarn-asam

:emak), senyawa pembentuk citarasa, flavor dana serta mineral-mineral. Hasil membran MF

g memiliki pori-pori 0,05 - 2 pm berupa:nponen produk yang tertahan pada

::-e::mukaan membran sebagai retentat yang~engandung molekul-molekul makro solutoerukuran partikel 0,1 - 10 pm dan komponen

uk yang 1010smelalui membran MF sebagai~eat yang mengandung protein (asam-asamaznino) berukuran partikel 0,04 - 2 pm,

hidrat dan lemak berukuran partikel 1 - 10_ gula (fruktosa, glukosa, sukrosa) memiliki~brran partikel 0,8 - 2 pm, asam-asam organikserta senyawa pembentuk citarasa, flavor, aroma- n mineral memiliki ukuran partikel 0,001- 0,01

Sistem pemisahan membran MF memiliki.Jeberapa keunggulan, seperti tidak mengubahsrruktur molekul zat dan fasa, beroperasi tanpapemakaian panas sehingga unsur-unsur nutrisi~dak rusak, menghemat energi karena energi~ya digunakan untuk memompa fluid a,.Jeroperasi pada temperatur ruang/ rendah, tidaka a penambahan zat kimia selama prosespemisahan, perolehan hasil buangan minimal,~ engolah bahan baku lebih banyak, memerlukaniaya lebih murah, memerlukan ruangan yangdak luas, memerlukan biaya operasi lebih murah

dart mengoperasikan lebih sederhana. Sedangkan,

xtt, VOL. 12, No.2, Desember 2010

kendala sistem membran MF yang tidak bisadihindari adalah terjadinya fouling dan polarisasikonsentrasi pada permukaan dan matriksmembran, konsentrasi solut dalam fluida terbatas,kisaran tekanan operasi untuk beberapa aplikasiterbatas dan membran belum dapat diproduksi diIndonesia sehingga industri yang menerapkansistem membran ini masih harus mengimporbahan membran(3).

Aplikasi lain dari membran MF dalambidang pangan sangat luas, yang meliputi produkfermentasi (antibiotik, suspensi sel, polisakarida,asam-asam organik, asam-asam amino, vinegar),enzim, produk fraksinasi (dekstrin, dekstran,protein), protein pangan (soya,putih telur, gelatin,susu, whey), gum pangan (pektin, agar,karagenan), minuman (saribuah, wine, bir, kopi,teh), gula (nira tebu, bit, hidrolisat pati, fruktosa),serta air limbah pangan (recovery zatwama) (6).

Penelitian ini bertujuan untuk mempelajarikondisi operasi pemurnian ekstrak kaldu kacanghijau hasil fermentasi kacang hijau oleh kapangRhizopus sp-Cl dalam suasana brine melaluiteknik membran MF sehingga dihasilkanhidrolisat protein nabati kacang hijau.Pengamatan dilakukan terhadap kinerjamembran (nilai fluks permeat) serta konsentrasipadatan total, padatan terlarut, protein total,protein terlarut, N-amino dan garam dalamkonsentratf retentat dan permeat.

BAHAN DAN METODA

BahanBahan yang digunakan pada pembuatan

hidrolisat protein nabati kacang hijau berupakacang hijau kasar hasil fermentasi, inokulumRhizopus sp-~ (Pusat Penelitian Kimia - LIPI),beras, NaCl, bahan kimia dan 2 (dua) lembarmembran mikrofiltrasi (MF) fluoro polymerberpori-pori O,45)lm komersial (FSM-0.2-PP,DSS,Denmark). Membran MF ini memiliki luaspermukaan aktif efektif 360cm2

/ membran [6].

73

Peralatan

Peralatan yang dioperasikan pada penelitianini berupa peralatan gelas, autoclave, oven,peralatan fermentasi dan ekstraksi, homogenizer,inkubator dan plate & frame type cross-flowmembrane filtration modul (LabUnit M20, DSS,Denmark) yang dilengkapi dengan pompatekanan tinggi jenis Positive Displacement PumpRannie 25,38 dengan laju alir 3,5 - 15 L/menit.Arah aliran fluida sejajar (cross flow) melewatipermukaan aktif membran. Tekanan operasipompa maksimal 50 bar [6]. Untuk analisa N-Amino digunakan Instrument Spectrofotometer.UV-1201.

Metoda

Pembuatan EkstrakKaldu Kacang Hijau

Pembuatan hidrolisat protein nabati kacanghijau dilakukan dengan mengekstraksi ekstrakkaldu kacang hijau kasar sebagai hasil brinefermentation dari kacang hijau oleh inokulumRhizopus sp-C1 pada campuran 23 % inokulum,51% kacang hijau dan 26 % garam (NaCl). Ekstraksidilakukan dengan penambahan air pada ratioekstrak kaldu kacang hijau kasar (1bagian) dan air(7bagian) serta dihomogenisasikan pada 80°Cdankecepatan putar 4500 rpm selama 20 menit.Ekstrak kaldu kacang hijau homogen difiltrasimelalui ayakan 200 mesh sehingga dihasilkanFiltrat I dan Ampas I. Ampas I yang terbentukdiekstraksi ulang dengan penambahan air padarasio 1 bagian Ampas I dan 1 bagian air sertadihomogenisasikan pada 80°C dan kecepatanputar 4500 rpm selama 20 menit. Ekstrak kaldukacang hijau homogen difiltrasi melalui ayakan200mesh sehingga dihasilkan Filtrat II dan AmpasII. Filtrat I dan Filtrat II dicampur dan campuranfiltrat ini digunakan sebagai feed pada pemurnianmelalui membran MF.

74

Pemurnian Ekstrak Kaldu Kacang Hijauoleh Membran MFCross-flow

Fluida umpan berupa ekstrak kaldu kacanghijau (5 L) pada tanki umpan berkapasitas 9 Ldipompakan berturut-turut melalui tabungsaringan 200 pm, peralatan sistem penukarpanas/ dingin dan modul membran serta keluarmelalui tempat pengeluaran retentat. Retentatkemudian disirkulasikan ke tanki umpan secarakontinue hingga sistem perpipaan benar-benarterisi oleh fluida. Selama proses pengembalianfluida umpan ke tanki umpan, air pendingin pad achiller bertemperatur 23 - 24°C dialirkan keperalatan sistem penukar panas/ dingin selamabeberapa saat hingga temperature fluida dalamtanki tetap stabil (± 25 "C). Setelah kondisi prosesstabil, frekuensi motor pompa ditetapkan 10 Hzdan tekanan operasi diatur dengan mengaturkatup retentat sampai alat penunjuk umpan danretentat masing-masing menunjukkan 2 bar dan 2bar: Rata-rata nilai penunjukkan tekanan retentatdan umpan merupakan tekanan operasimembran. Fluida yang lolos per satuan luasmembran (permeat) dan keluar dari pembuluhpermeat ditampung dan dicatat waktunya untukmenentukan nilai fluks permeat. Cara yang sarnaberlaku untuk frekuensi motor pompa 10Hz dantekanan operasi 4 bar dan 6 bar serta frekuensimotor pompa 20 Hz dan masing-masing tekananoperasi 4 bar dan 6 bar. Diagram alir prosespembuatan hidrolisat protein nabati berbahankacang hijau terfermentasi dan pemisahari/pemurnian menggunakan membran MFditunjukkan pada Gambar 1.

Pengamatan dan Analisa

Pengamatan dilakukan terhadap nilai flukspermeat. Analisa dilakukan terhadapkonsentrat/ retentat dan permeat sebagai hasilpemurnian hidrolisat protein nabati berbahankacang hijau masing -masing pada frekuensi

JKTI, VOL. 12, No.2, Desember 2010

motor pompa 10dan 20Hz serta tekanan operasi 2,4 dan 6 bar yang meliputi padatan total (metodaGravimetri), padatan terlarut (metodarefraktometri), protein total (metoda Kjeldahl),protein terlarut (metoda Lowry), N-amino(metoda Copper) dan garam (metodakonduktimetri) (9).

Ekstraksi & Homogenisasi 80"C,4500 rpm & 20 menit

~-. Ekstraksi & Homogenisasi 80"(,~ 4500 rpm & 20 menit

Pemumian MF 0,45 rm,frekuensi motor pompa 10& 20Hzsuhu ruang, tekanan 2, 4 & 6 bar

selama 300 menit

Gambar 1. Diagramalirprosespembuatanhidrolisatproteinnabatiberbahankacanghijauter-fermentasiclanpemurnianmenggunakanmembranMF.

JKTI, VOL. 12, No.2, Desember 2010

HASIL DAN PEMBAHASAN

Hasil pengamatan terhadap kinerjamembran (nilai fluks permeat) serta konsentrasipadatan total, padatan terlarut, protein total,protein terlarut, N-amino dan garam dalampermeat dan konsentrat/ retentat pada prosespemurnian ekstrak kaldu kacang hijau melaluimembran MF pada frekuensi motor pompa 10 dan20 Hz, suhu ruang serta tekanan operasi 2, 4 dan 6bar ditunjukkan pada Tabell.

Dari Tabell terlihat bahwa pada frekuensimotor pompa 10 Hz, semakin tinggi tekananoperasi akan meningkatkan nilai fluks permeatsecara land ai, namun pada frekuensi motorpompa 20 Hz, tekanan operasi yang tinggi akanmeningkatkan nilai fluks permeat secara tajam.Pada frekuensi motor pompa 10 Hz, tekananoperasi 2, 4 dan 6bar masing-masing memberikannilai fluks permeat 29,01, 51,34 dan 54,84L/m2.jam, sedangkan pada frekuensi motorpompa 20 Hz serta tekanan operasi 2, 4 dan 6 barmasing-masing memberikan nilai fluks permeat32,19, 51,96 dan 87,21 L/m2.jam. Semakin tinggitekanan operasi menyebabkan gaya dorongperpindahan massa pelarut murni (air) melaluipori-pori membran dari sisi umpanke sisipermeatakan meningkat sehingga molekul air didalammembran tidak menghadapi hambatan dariperbedaan tekanan osmotik. Sedangkan padafrekuensi motor pompa 20Hz, kenaikan nilai flukspermeat disebabkan oleh tekanan operasi yangberfungsi sebagai gaya dorong perpindahanmassa pelarut meningkat sehingga pelarutmampu untuk lolos melalui pori-pori membran.Peningkatan frekuensi motor pompa dari 10menjadi 20 Hz mampu menyapu partikel-partikelyang terakumulasi pada permukaan membransehingga tidak menghalangi laju alir permeatmelalui pori-pori membran.

75

.Tabel I. Hasil pengamatan fluks serta konsentrasi padatan total, padatan terlarut, protein total,protein teriarut, N-amino dan garam dalam permeat dan konsentrat/retentat.

Frekuensi Hasil pengukuran

No Parameter motor Permeat Konsentratfretentatpompa,

Hz 2 bar 4 bar 6 bar 2 bar 4 bar 6 bar

1 Fluks, 10 29,01 51,35 54,84 - - -L/m2jam 20 32,19 51,96 87,21 - - -

2 Padatan total 10 2,89 3,43 4,32 4,11 4,21 6,01

% 20 5,74 5,4 5,4 3,98 4,44 6,313 Padatan terlarut, 10 5,04 5,29 5,54 5,54 5,54 6,05

% 20 5,04 466 504 605 554 5544 Protein total, 10 3,37 3,91 3,62 4,07 5 4,24

% 20 4,51 4,89 4,1 5,65 6,53 5,25 Protein terlarut, 10 3,15 3,75 4,4 4,15 4,3 4,35

mg/mL 20 4,05 4,6 4,2 5,3 4,4 4,66 N-Amino 10 5,03 7,85 8,26 1,79 0,91 1,55

mg/mL 20 1077 948 834 095 144 1697 Caram (NaCl), 10 2,23 2,53 2,34 2,11 1,05 1,07

% 20 2,2 2,24 1,69 2,04 1,08 2,15

Keterangan : pada proses pemurnian ekstrak kaldu kacang hijau melalui membran MF pada frekuensi motor pompa 10 dan 20 Hz, suhuruang serta tekanan operasi 2, 4 dan 6 bar

Semakin tinggi tekanan operasi yangbekerja pada membran MFdengan frekuensi motorpompa 10 Hz untuk pemurnian ekstrak kaldukacang hijau akan meningkatkan konsentrasipadatan total dalam permeat dan konsentrat/retentat. Konsentrasi padatan total dalam permeatdan konsentratf retentat pada frekuensi motorpompa 10Hz, suhu ruang serta tekanan operasi 2,4dan 6 bar masing-masing 2,89,3,43 dan 4,32 % serta4,11,4,21 dan 6,01 %. Dari sini terlihat bahwa prosespemurnian ekstrak kaldu kacang hijau melaluimembran MFpada frekuensi motor pompa 10 Hzberjalan efektif. Pada frekuensi motor pompa 20Hz, semakin tinggi tekanan operasi pada membranMF akan menurunkan konsentrasi padatan totaldalam perm eat tetapi meningkat dalamkonsentrat/ retentat. Konsentrasi padatan totaldalam permeat dan konsentrat/retentat padafrekuensi motor pompa 20serta tekanan operasi 2,4dan 6 bar masing-masing 3,98,4,44 dan 6,31 % serta5,74, 5,4 dan 5,4 %. Dari sini terlihat bahwakonsentrasi padatan total dalam permeat lebihtinggi daripada dalam konsentrat/ retentat. Hal ini

76

disebabkan oleh gaya dorong pada frekuensi motorpompa 20 Hz mampu mengurangi akumulasipartikel-partikel padatan total pada permukaanatas membran sehingga meloloskan sebagianpartikel-partikel padatan total dalam permeat.Selain itu, konsentrasi padatan total baik dalampermeat maupun dalam konsentrat/ retentat hasilpemurnian ekstrak kaldu kacang hijau melaluimembran MF 0,45 11myang beroperasi padafrekuensi motor pompa 20Hz lebih tinggi daripada10Hz.

Pada frekuensi motor pompa 10 Hz maupur20 Hz, konsentrasi padatan terlarut dalam permea:konsentrat/ retentat hasil pemisahan ekstrak kaldckacang hijau lebih rendah daripada dala:::konsentrat/ retentat. Ini menunjukkan bahvzpemisahan ekstrak kaldu kacang hijaomenggunakan membran MF beroperasi efekrri,Konsentrasi padatan terlarut dalam permeat '-konsentratf retentat pada frekuensi motor pOIn?-10 Hz serta tekanan operasi 2, 4 dan 6 bar IDC1S'C::--

masing 5,04, 5,29 dan 5,54 % serta 5,54, 5,54 .~6,05 %. Dari sini terlihat bahwa proses pemisabaa

JKTI, VOL. 12, No.2, Desember

ekstrak kaldu kacang hijau melalui membran MFpada frekuensi motor pompa 10Hz berjalan efektif.Sedangkan pada frekuensi motor pompa 20 Hz,semakin tinggi tekanan operasi pada membran MFguna memisahkan ekstrak kaldu kacang hijau akanmenurunkan konsentrasi padatan terlarut dalampermeat, namun meningkatkan dalamkonsentrat/ retentat. Konsentrasi padatan terlarutdalam permeat dan konsentrat /retentat padafrekuensi motor pompa 20Hz serta tekanan operasi2,4 dan 6 bar masing-masing 5,04,4,66dan 5,04 %serta 6,05,5,54dan 5,54%.

Pada frekuensi motor pompa 10 Hz sertatekanan operasi 2, 4 dan 6 bar memberikankonsentrasi total protein dalam permeat masing-masing 3,37, 3,91 dan 3,62 % serta dalamkonsentrat/ retentat masing-masing 4,07,5dan 4,24%. Sementara pola dan kecenderungan samaditunjukkan pada frekuensi motor pompa 20 Hzserta tekanan operasi 2, 4 dan 6 bar yangmemberikan konsentrasi total protein dalampermeat masing-masing 4,51,4,89dan 4,10 % sertadalam konsentrat/retentat masing-masing 5,65,6,53 dan 5,20 %. Konsentrasi total protein dalampermeat hasil pemurnian ekstrak kaldu kacanghijau menggunakan membran MF pada frekuensimotor pompa 20Hz lebih rendah daripada dalampermeat. Hal ini disebabkan oleh gaya dorong yangbekerja pada frekuensi motor pompa 20 Hzmemiliki kemampuan untuk mencegahterakumulasinya partikel-partikel total proteinpada permukaan membran lebih besar daripada 10Hz, dimana partikel-partikel total protein itukembali ke larutan umpan/konsentrat/retentatsehingga konsentrasi total protein dalamkonsentrat/ retentat menjadi tinggi.

Tekanan operasi yang semakin tinggi denganfrekuensi motor pompa 10 Hz pada pemurnianekstrak kaldu kacang hijau melalui membran MF0,45 11makan meningkatkan konsentrasi proteinterlarut baik dalam permeat maupunkonsentrat/retentat. Hasil pemurnian ekstrakkaldu kacang hijau melalui membran MF0,45padafrekuensi motor pompa 10Hz serta tekanan operasi2, 4 dan 6 bar berupa permeat dengan konsentrasiprotein terlarut masing-masing 3,15, 3,75 dan 4,4mg/ mL, serta dalam konsentrat/ retentat masing-

JKTI, VOL. 12, No.2, Desember 2010

masing 4,15,4,3 dan 4,35mg/ mL. Sedangkan padafrekuensi motor pompa 20Hz serta tekanan operasi2, 4 dan 6 bar memberikan konsentrasi proteinterlarut dalam permeat dan konsentrat/retentatberfIuktuasi. Konsentrasi protein terlarut dalampermeat masing-masing 4,05,4,6 dan 4,2 mg/ mL,serta dalam konsentratf retentat masing-masing5,3,4,4dan 4,6mg/ mL.

Konsentrasi N-Amino dalam permeat hasilpemumian ekstrak kaldu kacang hijau lebih tinggidaripada konsentrat/ retentat baik pada frekuensimotor pompa 10 maupun 20 Hz. Konsentrasi N-Amino dalam permeat pada frekuensi motorpompa 10 Hz serta tekanan operasi 2, 4 dan 6 barmasing-masing 5,03, 7,85 dan 8,26 mg/mL, sertadalam konsentrat/retentat masing-masing 1,79,0,91 dan 1,55 mg/mL. Sementara konsentrasi N-Amino dalam permeat pada frekuensi motorpompa 20 Hz serta tekanan operasi 2, 4 dan 6 barmasing-masing 10,77,9,48 dan 8,34mg/mL, sertadalam konsentrat /retentat masing-masing 0,95,1,44dan 1,69mg/ mL. Ini menunjukkan bahwa N-Amino dalam permeat yang lolosmelalui pori-porimembran MF relatif tinggi. Seperti diketahuibahwa asam-asam amino memiliki ukuranpartikel 0,04 - 2 ]lm, sementara ukuran pori-porimembran MF0,45pm.

Pemurnian ekstrak kaldu kacang hijaumelalui membran MF 0,45 pm pada frekuensimotor pompa 10dan 20Hz serta tekanan operasi 2,4 dan 6bar menunjukkan bahwa konsentrasi garamdalam permeat lebih tinggi dari pada dalamkonsentrat / retentat. Konsentrasi garam dalampermeat baik pada frekuensi motor pompa 10maupun 20Hz serta tekanan operasi 2,4 dan 6 barmenunjukkan pola yang menurun. Konsentrasigaram dalam permeat baik padafrekuensi motorpompa 10maupun 20Hz serta tekanan operasi 2, 4dan 6bar masing-masing 2,23,2,53dan 2,34% serta2,2,2,24 dan 1,69%. Sedangkan konsentrasi garamdalam konsentraf/ retentat pada frekuensi motorpompa 10 dan 20Hz serta tekanan operasi 2, 4dan 6bar masing-masing 2,11,1,05dan 1,07% serta2,04, 1,08 dan 2,15 %. lni menunjukkan bahwakonsentrasi garam dalam permeat yang lolosmelaluimembranMFmasih tinggi.

...,...,

KESIMPULAN DAN SARAN

Secara teknis, membran MF berukuran pori-pori 0,45 pm mampu diterapkan untukpemisahari/ pemurnian ekstrak kaldu kacanghijau.Hasil pemisahan ekstrak kaldu kacang hijaumelalui membran MF memberikankonsentrasi total padatan, total protein danprotein terlarut dalam konsentrat /retentatlebih tinggi daripada dalam permeat.

3. Frekuensi motor pompa yang berkaitandengan laju alir bahan mempengaruhiperformance membran, seperti nilai flukspermeat dan kemampuan pemisahan.

4. Konsentrat/ retentat sebagai hidrolisatprotein nabati terbaik hasil MF ekstrak kaldukacang hijau terfermentasi oleh Rhizopus sp-C1 pada frekuensi motor pompa 20 Hz dantekanan operasi 2 bar memberikan nilai flukspermeat 32,19 L/m2.jam dengan konsentrasitotal padatan 5,74 %, padatan terlarut 5,04 %,total protein 4,51 %, protein terlarut 4,05mg/ mL, N-amino 1,08mg/ mL dan garam 2,2%, sedangkan konsentrat/ retentatmengandung total padatan 3,98 %, padatanterlarut 6,05 %, total protein 5,65 %, proteinterlarut 5,3 mg/mL, N-amino 0,95 mg/mLdan garam 2,04%.

5. Guna memperoleh konsentrasi total padatan,padatan terlarut, total protein, proteinterlarut, N-amino dan garam dalam permeatsecara maksimal perlu diterapkan membranMF berukuran pori-pori lebih besar daripada0,45pm karena dalam proses pemurnian yangdiperlukan hanya permeat, sedangkankonsentrat/ retentat bisa digunakan untukproduk olahan pangan lainnya.

6. Untuk mengurangi dan mengeliminasi garamdalam permeat (hidrolisat protein nabatikacang hijau), perlu dilakukan prosespencucian permeat melalui teknik diafiltrasi(DF)menggunakan membran.

1.

2.

UCAPAN TERIMA KASIH

Penulis mengucapkan terima kasih kepadaPejabat Pembuat Komitmen, Program Bidang BahanAlam, Pangan dan Farmasi, Pusat Penelitian Kimia -LIPI, Kawasan PUSPIPTEK, Serpong, Tangerang,

78

atas diikutsertakan kegiatan ini di dalam DIPA,Tahun Anggaran 2005. Penulis juga mengucapkanterima kasih kepada Dra. Yetty Mulyati Iskandar, M.Si., atas bantuan starter inokulum Rhizopus sp-C1dan Sdri. Fatia Hartianty atas bantuan teknisnyasehingga kegiatan ini dapat terlaksana dengan baik.

DAFTAR PUSTAKA

1. Mohd. Harisudin. 2004. Peluang kacang hijau(Phaseolus radiatus L.) sebagai diet manula,Pro siding Seminar Nasional Pangan FungsionalIndigenous Indonesia : Potensi, Regulasi,Keamanan Efikasi dan Peluang Pasar, PuslitbangSosek Pertanian, Balitbang Pertanian,Departemen Pertanian,33.

2. Richard D. Noble and S. Alexander Stern. 1999.Membrane Separations Technology: Principlesand Applications, Elsevier, Amsterdam, TheNederlands, 362.

3. Keith Scott. 1998. Handbook of IndustrialMembranes, 2nd

• Edition, Elsevier AdvancedTechnology, Oxford, 727.

4. A. S.Grandison and M. J. Lewis. 1996.SeparationProcesses in the Food and BiotechnologyIndustries : Principles and Applications,Technomic Publishing Co., Inc., Lancaster, 126.

5. L. J. Manak, J. T. Lawhon and E. W. Lusas.1980.Functioning Potential of Soy, Cottonseed andPeanut Protein Isolates Produced by IndustrialMembrane Systems, Journal of Food Science,Vol. 45, 236.

6. Anonim. 2000. Operating Manual DSS LabUnitM20, Danish Separation Systems AS,Denmark.

7. H. V. Adikane, R. K. Singh and S. N. Nene. 1999.Recovery of Penicilin G from Fermentation Brothby Microfiltration, Journal of Membrane Science,162,119.

8. Stephen Mbiti-Mwikya, Wilfrid Ooghe, John vanCamp, Delphin Ngundi and AndreHuyghebaert. 2000. Amino Acid Profiles afterSprouting, Autoclaving and Lactic AcidFermentation of Finger Millet (Eleusine Coracan)and Kidney Beans (Phaseolus vulgaris L.), JournalofAgricultural and Food Chemistry, 48,3081.

9. AOAC. 1995. Official Methods of Analysis,Association of Official Methods AnalyticalChemistry, Washington D.C.

JKTI, VOL. 12, No.2, Desember 2010