penghasilan enzim organik dan menguji · pdf fileatau disertasi bagi pengajian secara kerja...
TRANSCRIPT
UNIVERSITI TEKNOLOGI MALAYSIA
BORANG PENGESAHAN STATUS TESIS JUDUL : PENGHASILAN ENZIM ORGANIK DAN MENGUJI
KEBOLEHANNYA SEBAGAI BAHAN PENAIK KEK SESI PENGAJIAN : 2011/2012/1 Saya IRZA HASRINA BINTI SHAHRIM
mengaku membenarkan tesis (PSM/Sarjana/Doktor Falsafah)* inia disimpan di Perpustakaan Universiti Teknologi Malaysia dengan syarat-syarat kegunaan seperti berikut : 1. Tesis adalah hakmilik Universiti Teknologi Malaysia. 2. Perpustakaan Universiti Teknologi Malaysia dibenarkan membuat salinan
untuk tujuan pengajian sahaja 3. Perpustakaan dibenarkan membuat salinan tesis ini sebagai bahan pertukaran
antara institusi pengajian tinggi. 4. ** Sila tandakan ( √ )
SULIT (Mengandungi maklumat yang berdarjah keselamatan atau kepentingan Malaysia seperti yang termaktub di dalam (AKTA RAHSIA RASMI 1972). TERHAD (Mengandungi maklumat TERHAD yang telah ditentukan Oleh organisasi/badan di mana penyelidikan dijalankan).
√ TIDAK TERHAD
Disahkan oleh
(TANDATANGAN PENULIS) (TANDATANGAN PENYELIA) Alamat Tetap :
Tarikh: 16 JANUARI 2012 Tarikh: 16 JANUARI 2012
CATATAN * Potong yang tidak berkenaan ** Jenis tesis ini SULIT atau TERHAD, sila lampirkan surat daripada pihak berkuasa/organisasi
berkenaan dengan menyatakan sekali sebab dan tempoh tesis ini perlu dikelaskan sebagai SULIT atau TERHAD.
♦ Tesis dimaksudkan sebagai tesis bagi Ijazah Doktor Falsafah dan Sarjana secara penyelidikan atau disertasi bagi pengajian secara kerja kursus dan penyelidikan atau Laporan PSM.
PSZ 19:16(Pind. 1/97)
(HURUF BESAR)
EN. MOHD. RIZAL BIN MOHD. SAID
(NAMA PENYELIA)
27, JALAN PAKIS 2, TAMAN SRI PULAI, 81300, SKUDAI, JOHOR.
“Saya akui bahawa saya telah membaca karya ini dan pada pandangan saya karya ini
adalah memadai dari segi skop dan kuantiti untuk tujuan penganugerahan Ijazah
Sarjana Muda Teknologi Serta Pendidikan (Kemahiran Hidup)”
Tandatangan : …………………………………
Nama Penyelia: ENCIK MOHD. RIZAL BIN MOHD. SAID
Tarikh : 16 JANUARI 2012
PENGHASILAN ENZIM ORGANIK DAN MENGUJI KEBOLEHANNYA
SEBAGAI BAHAN PENAIK KEK
IRZA HASRINA BINTI SHAHRIM
Laporan projek ini dikemukakan
sebagai memenuhi sebahagian daripada syarat penganugerahan
Ijazah Sarjana Muda Teknologi Serta Pendidikan (Kemahiran Hidup)
Fakulti Pendidikan
Universiti Teknologi Malaysia
JANUARI 2012
“Saya akui karya ini adalah hasil kerja saya sendiri kecuali nukilan dan ringkasan
yang tiap-tiap satunya telah saya jelaskan sumbernya”
Tandatangan :
Nama Penulis : IRZA HASRINA BINTI SHAHRIM
Tarikh :
DEDIKASI
Jutaan terima kasih kepada penyelia yang mendidik tanpa jemu dengan penuh sabar
Encik Mohd. Rizal Bin Mohd. Said
Juga terima kasih buat suami yang tersayang atas segala sokongan, bantuan dan
galakan serta kesabaran yang diberikan selama menyiapkan penyelidikan ini.
Mohd Rozali Bin Aloi
Ingatan dan kasih sayang yang tidak terhingga kepada anak-anak yang menjadi
inspirasi dan kekuatan diri ini
Muhammad Irfan Danish Bin Mohd. Rozali
Irdina Damia Binti Mohd. Rozali
Harapan dan doa yang dicurahkan
Shahrim Bin Ibrahim (Abah)
Hasnah Binti Mohd. Nor (Mak)
Serta seisi keluarga yang tercinta
Ikatan silaturrahim yang berkekalan...
Rakan-rakan seperjuangan 4SPH yang sentiasa membantu
ABSTRAK
Enzim telah memainkan peranan yang penting dalam industri makanan sejak
zaman dahulu lagi seperti dalam pembuatan bir dan keju. Dalam industri bakeri
enzim digunakan untuk tujuan penambahbaikan tepung dan kualiti produk bakeri
yang dihasilkan. Kajian ini dijalankan untuk menghasilkan enzim enzim-enzim yang
utama dalam industri bakeri iaitu bromelain, papain dan amilase secara organik
organik yang dapat menggantikan fungsi serbuk penaik dalam pembuatan kek.
Kajian yang dijalankan adalah sebagai langkah penyelesaian terhadap penggunaan
bahan kimia tambahan, enzim tiruan atau enzim terubahsuai genetik dalam industri
bakeri yang boleh menjejaskan kesihatan manusia dalam jangkamasa panjang.
Sumber enzim bromelain diperolehi daripada empulur nenas muda, sumber enzim
papain diperolehi daripada kulit betik muda dan sumber enzim amilase diperolehi
daripada sekam padi. Kebolehan enzim-enzim tersebut untuk menaikkan kek diuji ke
atas penghasilan kek asas iaitu kek mentega. Kadar kenaikan kek diukur dengan
menggunakan kaedah template American Association of Cereal Chemist 10-91
(AACC, 2000). Dengan kaedah tersebut juga dapat mengukur indeks isipadu, indeks
simetri dan indeks keseragaman kek. Perbandingan dibuat dengan dua ujikaji
kawalan iaitu kek yang dihasilkan tanpa agen penaik dan kek yang dihasilkan dengan
serbuk penaik. Ketiga-tiga kaedah penghasilan kek menggunakan alat pemutar jenis
Pensonic pada tahap kelajuan putaran 1 hingga 4 dan ketuhar elektrik jenis Meck
dengan suhu pembakaran 160°C selama 40 minit. Dapatan kajian menunjukkan
aktiviti enzim bromelain sebanyak 0.2497 µ/ml, papain sebanyak 0.2713 µ/ml dan
amilase sebanyak 0.489 µ/ml. Enzim organik tersebut telah menghasilkan sebiji kek
mentega dengan ketinggian 34 mm, 104 indeks isipadu, 1 indeks simetri dan 1 indeks
keseragaman.
ABSTRACT
Enzymes have played important roles in food industry for many years long
ago such as in brewing and cheese making. Enzymes have been used for flour
improvement and product quality in the baking industry. The purpose of this study is
to produce the main baking enzymes which are bromelain, papain and amylase
through organic method. These enzymes were expected to replace the baking powder
function in the cake baking. The reason of the conducted study is to find the solution
on chemical additives, artificial enzyme or genetically modified enzyme in the
baking industry which can effect human health in long time period. The source of
bromelain was obtained from the unripe pineapple pith. While, the source of papain
was obtained from unripe papaya skin and amylase was obtained from rice bran. The
enzymes ability to make the cake rise was tested on basic cake baking which is butter
cake. The cake height was measured by American Association of Cereal Chemist 10-91
(AACC, 2000) template method. Volume index, symmetry and contour of the cake
were also determined by this method. The result was compared to the two control
experiments which are the cake without leavening substance and the cake with
baking powder. All the cakes baking used Pensonic mixer with 1 to 4 speed level and
Meck electric oven at 160°C for 40 minutes. The results of this study have found
that were 0.2497 µ/ml bromelain activities, 0.2713 µ/ml papain activities and 0.489 µ/ml
amilase activities had occured in the fermentation process. The organic enzyme had produce
a butter cake with 34 mm height, 104 of volume index, 1 of symmetry index and 1 of
uniformity index.
KANDUNGAN
BAB PERKARA HALAMAN
PENGESAHAN STATUS TESIS
PENGESAHAN PENYELIA
HALAMAN JUDUL i
HALAMAN PENGAKUAN ii
DEDIKASI iii
PENGHARGAAN iv
ABSTRAK v
ABSTRACT vi
KANDUNGAN vii
SENARAI JADUAL xi
SENARAI RAJAH xiii
SENARAI SINGKATAN DAN SIMBOL xv
SENARAI LAMPIRAN xvi
BAB 1 PENDAHULUAN
1.1 Pengenalan 1
1.2 Latar Belakang Masalah 2
1.3 Penyataan Masalah 4
1.4 Matlamat Kajian 5
1.5 Objektif Kajian 5
1.6 Persoalan Kajian 5
1.7 Skop Kajian 6
1.8 Batasan Kajian 6
1.9 Kepentingan Kajian 7
1.10 Definisi Istilah 7
1.10.1 Enzim 7
1.10.2 Organik 8
1.10.3 Enzim Organik 8
1.10.4 Bahan Penaik 8
BAB 2 KAJIAN LITERATUR
2.1 Pengenalan 9
2.2 Enzim Dalam Industri Bakeri 11
2.2.1 Fungsi-fungsi Enzim Dalam Industri
Bakeri 14
2.3 Enzim α-amilase (E.C.3.2.1.1) 14
2.4 Enzim Protease 15
2.5 Lipase 17
BAB 3 METODOLOGI KAJIAN
3.1 Pengenalan 18
3.2 Reka Bentuk Kajian 20
3.3 Instrumen Kajian 20
3.4 Ujikaji 1 21
3.4.1 Peralatan dan Bahan-bahan 22
3.4.2 Prosedur Ujikaji 1 22
3.5 Ujikaji 2 24
3.5.1 Peralatan dan Bahan-bahan 24
3.5.2 Prosedur Ujikaji 2 25
3.6 Ujikaji 3 26
3.6.1 Peralatan dan Bahan-bahan 27
3.6.2 Prosedur Ujikaji 2 27
3.7 Ujikaji 4 29
3.8 Ujikaji 5 29
3.8.1 Bahan-bahan Membuat Kek 30
3.8.1.1 Kaedah A 30
3.8.1.2 Kaedah B 32
3.8.1.3 Kaedah C 34
3.9 Pengiraan Kos 36
3.9.1 Kos Bahan Mentah 36
3.9.2 Kos Sampingan 37
3.9.3 Kos Pengeluaran 38
3.9.4 Kos Analisis Aktiviti Enzim 38
3.9.5 Kos Keseluruhan 38
3.10 Geran Inovasi Mahasiswa Jangka Pendek 39
3.10.1 Permohonan Geran Inovasi Mahasiswa
Jangka Pendek 39
3.10.2 Pembentangan Projek Untuk
Permohonan Geran Inovasi Mahasiswa
Jangka Pendek 39
3.10.3 Kelulusan Geran Inovasi Mahasiswa
Jangka Pendek 40
3.11 Kesimpulan 40
BAB 4 DAPATAN KAJIAN
4.1 Ujikaji 1 42
4.1.1 Pemerhatian 42
4.2 Ujikaji 2 43
4.2.1 Pemerhatian 44
4.3 Ujikaji 3 45
4.3.1 Pemerhatian 46
4.4 Ujikaji 4 47
4.5 Ujikaji 5 49
4.5.1 Ketinggian Kek 50
4.5.2 Indeks Isipadu Kek 52
4.5.3 Indeks Simetri dan Indeks Keseragaman
Kek 53
BAB 5 PERBINCANGAN, RUMUSAN DAN CADANGAN
5.1 Perbincangan 54
5.1.1 Enzim Bromelain, Papain dan Amilase 54
5.1.2 Ketinggian Kek 56
5.1.3 Indeks Isipadu Kek 58
5.1.4 Indeks Simetri dan Indeks Keseragaman 58
5.2 Rumusan 59
5.3 Cadangan 60
5.4 Penutup 61
BIBLIOGRAFI 62
LAMPIRAN A-C
SENARAI JADUAL
NO. JADUAL TAJUK HALAMAN
Jadual 2.1 Jenis-jenis, pengkelasan, tindakbalas dan nombor 12
EC bagi enzim yang digunakan dalam industri
bakeri.
Jadual 2.2 Fungsi-fungsi enzim penambahbaikan dalam industri 14
bakeri
Jadual 3.1 Ujikaji-Ujikaji Yang Dijalankan Sebagai Instrumen 21
Kajian
Jadual 3.2 Peralatan Dan Bahan-Bahan Yang Digunakan Dalam 23
Ujikaji 1
Jadual 3.3 Peralatan Dan Bahan-Bahan Yang Digunakan Dalam 26
Ujikaji 2
Jadual 3.4 Peralatan Dan Bahan-Bahan Yang Digunakan Dalam 29
Ujikaji 3
Jadual 3.5 Bahan-Bahan Dalam Penghasilan Kek Mentega Bagi 32
Kaedah A, B Dan C
Jadual 3.6 Senarai Bahan-Bahan Mentah Dan Kos Mengikut 38
Harga Pasaran Semasa
Jadual 3.7 Kos Analisis Sampel Enzim Dan Kek Yang Ditetapkan 40
Oleh FKKKSA
Jadual 3.8 Sumber Enzim Dan Enzim Yang Dihasilkan 43
Jadual 4.1 Nilai aktiviti-aktiviti enzim yang terhasil dalam ujikaji 50
1, 2 dan 3
Jadual 4.2 Bacaan ketinggian kek pada tiga titik serta indeks 53
isipadu, simetri dan keseragaman kek bagi kaedah
A, B dan C.
SENARAI RAJAH
NO. JADUAL TAJUK HALAMAN
Rajah 3.1 Carta alir menunjukkan ringkasan metodologi 20
kajian yang dijalankan Tindakbalas Fermentasi
Alkohol
Rajah 3.2 Pengukuran ketinggian, indeks isipadu, indeks simetri 22
dan indeks keseragaman kek menggunakan kaedah
templet AACC 10-91 (2000)
Rajah 4.1 Bintik-bintik putih pada permukaan lapisan teratas 45
Rajah 4.2 Bintik-bintik putih pada permukaan lapisan teratas 47
Rajah 4.3 Bintik-bintik putih pada permukaan lapisan teratas 49
Rajah 4.4 Aktiviti-aktiviti enzim yang berlaku dalam ujikaji 51
1, 2 dan 3
Rajah 4.5 Kek mentega yang dihasilkan tanpa bahan penaik 52
(Kaedah A)
Rajah 4.6 Kek mentega yang dihasilkan dengan serbuk 52
penaik (Kaedah B)
Rajah 4.7 Kek mentega yang dihasilkan dengan enzim 52
organik (Kaedah C)
Rajah 4.8 Pengukuran ketinggian, indeks isipadu, indeks 53
simetri dan indeks keseragaman kek menggunakan
kaedah templet AACC 10-91 (2000).
Rajah 4.9 Ketinggian kek pada titik tengah (C) bagi kaedah 54
A, B dan C
Rajah 4.10 Indeks isipadu, indeks simetri dan indeks 55
keseimbangan kek bagi kaedah A, B dan C
SENARAI SINGKATAN DAN SIMBOL
pH - negative log of hydrogen ion concentration
α - alpha
AACC - American Association of Cereal Chemist
FKKKSA - Fakulti Kejuruteraan Kimia dan Kejuruteraan Sumber Asli
UTM - Universiti Teknologi Malaysia
cm - Sentimeter
° C - Darjah Celsius
½ - Setengah
mm² - milimeter persegi
g - gram
cmt - camca teh
ml - mililiter
kaki² - kaki persegi
kg - Kilogram
u/ml - mikro per mililiter
EC - Enzyme Catalyst
RM - Ringgit Malaysia
CSI - Center for Student Innovation
HACCP - Hazard Analysis and Critical Control Points
SENARAI LAMPIRAN
LAMPIRAN TAJUK
A Surat Kelulusan Geran Inovasi Mahasiswa
Jangka Pendek
B Contoh template AACC 90-1
BAB 1
PENDAHULUAN
1.1 Pengenalan
Enzim memainkan peranan yang penting dalam industri makanan samada
dalam produk makanan tradisional mahupun produk makanan baru. Contohnya
dalam kaedah lama pemprosesan bir dan keju adalah bergantung kepada penggunaan
enzim dalam pelbagai peringkat pembuatannya (A.J. Taylor dan R.M. Leach, 1995).
Dalam pembuatan bir, proses menjadikan bijirin kepada malt akan menghasilkan
aktiviti-aktiviti amilase dan protease yang bertindakbalas terhadap protein dan kanji
yang terdapat dalam bijirin semasa bijirin telah menjadi hancur untuk menghasilkan
gula yang boleh difermentasi dan nutrien-nutrien lain yang membenarkan
pertumbuhan yis (A.J. Taylor dan R.M. Leach, 1995).
Enzim juga telah memainkan peranan yang penting dalam proses
penyembelihan haiwan untuk mendapatkan daging yang berkualiti tinggi. Sebelum
penggunaan enzim dikenalpasti, haiwan yang hendak disembelih dibiarkan dalam
keadaan rehat sebelum proses penyembelihan dilakukan. Tujuannya adalah untuk
memastikan kehadiran glikogen yang mencukupi dalam otot-otot haiwan tersebut
untuk bertindak sebagai substrat kepada enzim. Maka, daripada aplikasi ini dapatlah
difahami bahawa proses glikolisis dan enzim protease semulajadi dalam otot boleh
menukarkan otot haiwan kepada daging yang dapat meningkatkan kualiti daging
haiwan tersebut (A.J. Taylor dan R.M. Leach, 1995).
Ciri-ciri produk-produk makanan tradisional seperti yogurt dan minuman
yang ditapai lebih banyak diperolehi daripada tindakbalas anaerobik
mikroorganisma berbanding dengan tindakbalas enzim. Dalam pembuatan yogurt,
tindakbalas utama yang berlaku ialah pertukaran laktosa di dalam susu kepada asid
laktik. Penurunan pH mempengaruhi protein kasein untuk memberikan ciri-ciri
tekstur yogurt. Dalam pembuatan bir pula gula ditukarkan kepada etanol (A.J. Taylor
dan R.M. Leach, 1995).
1.2 Latar Belakang Masalah
Menurut Presiden Persatuan Pengguna Pulau Pinang, S.M. Mohamed Idris
(2006), kebanyakan roti keluaran industri menggunakan yis berlebihan iaitu 2 hingga
3 kali lebih banyak berbanding dengan roti yang dibuat secara tradisional.
Penggunaan yis yang berlebihan telah menghasilkan terlalu banyak gas yang
menjadikan roti lembut seperti span. Beberapa dekad lalu, kebanyakan yis yang
digunakan juga telah menyebabkan pertumbuhan yis yang tidak bertolenrasi, radang
usus dan candida albicans (S.M. Mohamed Idris, 2006). S.M. Mohamed Idris (2006)
juga menyatakan kebimbangan dan keraguan terhadap yis yang digunakan dalam
industri pembuatan roti pada masa kini berkemungkinan adalah yis yang diubahsuai
secara genetik. Yis jenis ini mungkin akan mendatangkan risiko dan kesan
jangkamasa panjang terhadap kesihatan manusia. Menurut S.M. Mohamed Idris
(2006) lagi, kebanyakan pengeluar roti menggunakan enzim tambahan sebagai
bantuan pemprosesan untuk menjadikan doh mengandungi lebih banyak gas supaya
roti menjadi lebih ringan dan lembut dalam jangkamasa yang lama selepas
pembakaran. Namun begitu, penggunaan enzim ini tidak perlu dinyatakan pada label
pembungkusan roti tersebut kerana ia diketegorikan sebagai bantuan pemprosesan.
Terdapat penemuan menyatakan bahawa enzim transglutaminase yang digunakan
untuk menjadikan doh bersifat lebih meregang dalam croissant dan sesetengah roti
boleh mengakibatkan protein yang terdapat dalam tepung menjadi beracun terhadap
mereka yang mengalami alahan terhadap gluten (S.M. Mohamed Idris, 2006).
Menurut Georges Schaeffer (1928), penggunaan penaik tiruan atau serbuk
penaik dalam pengeluaran roti, biskut dan jenis-jenis pastri yang lain semakin meluas
menggantikan penggunaan yis. Liebig ialah seorang ahli kimia yang mula-mula
berfikir tentang penggunaan penaik mineral atau serbuk penaik bagi menggantikan
yis (Georges Schaeffer, 1928). Serbuk penaik mengandungi asid karbonik iaitu soda
bikarbonat yang menaikkan doh dan menjadikannya lebih mudah dihadam. Gas di
bebaskan oleh garam asid iaitu bifosfat, bitartrate atau campuran bitartrate dan asid
tartarik. Namun begitu, untuk mendapatkan potassium bitartrate dan fosfat
memerlukan kos yang mahal. Setelah sekian lama industri telah cuba
menggantikannya dengan bahan yang lebih murah. Namun begitu, bahan tersebut
membebaskan asid yang berbahaya iaitu sama seperti bisulfat atau soda alum dan
kalium atau ammonia.
Menurut Georges Schaeffer (1928), penggunaan penaik mineral yang
mengandungi alum dan soda bikarbonat adalah dibenarkan oleh undang-undang di
Amerika Syarikat. Sebaliknya, penggunaan penaik jenis tersebut diharamkan di
negara-negara Eropah seperti Perancis, England, Germany, Sweden, Switzerland,
Belgium dan lain-lain. Hampir di seluruh Eropah mempersetujui bahawa kewujudan
alum atau garam-garam aluminium dalam makanan adalah berbahaya. Menurut
Georges Schaeffer (1928), serbuk penaik yang mengandungi alum-fosfat boleh
menyebabkan pertumbuhan mukus di dalam duodenum. Menurut kajian, serbuk
penaik yang berasaskan alum bukan sahaja mengandungi aluminium fosfat malah
mengandungi sejumlah besar garam-garam kalsium yang boleh mengubahsuai
aktiviti dalam usus (Georges Schaeffer, 1928). Aluminium klorida yang diserap oleh
saluran pencernaan akan mendatangkan masalah kepada fungsi fisiologi seperti
melambatkan pertumbuhan atau tumbesaran badan dan melemahkan fungsi
pembiakan atau peranakan (Georges Schaeffer, 1928).
Oleh itu, kajian ini akan cuba mengatasi masalah ini dengan menguji
kebolehan enzim organik sebagai agen penaik dalam penghasilan kek bagi
menggantikan penggunaan serbuk penaik.
1.3 Penyataan Masalah
Enzim organik dilihat mempunyai kebolehupayaan untuk menggantikan
penggunaan serbuk penaik dalam pembuatan kek. Dengan itu, kajian ini akan
mengkaji kebolehupayaan enzim organik sebagai alternatif kepada serbuk penaik
yang digunakan dalam industri bakeri. Kajian ini dilakukan ke atas penghasilan kek
dengan menggantikan penggunaan serbuk penaik dengan enzim organik tersebut.
Kajian yang dijalankan ini adalah sebagai satu langkah penyelesaian terhadap
penggunaan bahan kimia tambahan, agen penaik genetik terubahsuai dan enzim-
enzim tiruan dalam industri bakeri yang mempunyai risiko berbahaya terhadap
kesihatan manusia dalam jangkamasa panjang.
1.4 Matlamat Kajian
Matlamat kajian ini adalah untuk mencari alternatif terhadap penggunaan
serbuk penaik dalam pembuatan kek dengan suatu bahan yang bersifat semulajadi
tanpa bahan kimia tambahan, enzim tiruan atau enzim terubahsuai genetik.
1.5 Objektif Kajian
Objektif kajian ini adalah untuk menguji kebolehan enzim organik yang
dihasilkan sebagai bahan penaik kek.
1.6 Persoalan Kajian
1) Apakah perbandingan ketinggian kek yang dihasilkan dengan enzim
organik dengan kek yang dihasilkan tanpa bahan penaik dan kek yang
dihasilkan dengan serbuk penaik?
2) Apakah perbandingan indeks isipadu kek yang dihasilkan dengan enzim
organik dengan kek yang dihasilkan tanpa bahan penaik dan kek yang
dihasilkan dengan serbuk penaik?
3) Apakah perbandingan indeks simetri kek yang dihasilkan dengan enzim
organik dengan kek yang dihasilkan tanpabahan penaik dan kek yang
dihasilakan dengan serbuk penaik?
4) Apakah perbandingan indeks keseragaman kek yang dihasilkan dengan
enzim organik dengan kek yang dihasilkan tanpabahan penaik dan kek yang
dihasilakan dengan serbuk penaik?