OPTIMALISASI KONDISI PEMANGGANGAN KOPI ARABIKA

JURNAL PENELITIAN MAKANAN INTERNASIONAL 20(4): 1623-1627 (2013)
Journal homepage: http://www.ifrj.upm.edu.my
 



OPTIMALISASI KONDISI PEMANGGANGAN KOPI ARABIKA UNTUK KUALITAS YANG TINGGI


Ku Madihah, K.Y., 1 Zaibunnisa, A.H., 1 Norashikin, S., 1 Rozita, O. and 2 Misnawi, J.

Faculty of Applied Sciences, Universiti Teknologi MARA, 40000, Shah Alam, Selangor, Malaysia

Indonesian Coffee and Cocoa Research Institute, Jl.Pb.Sudirman 90, Jember 60118, Indonesia


Abstrak
Desain Komposit Central (DKC) digunakan untuk mengoptimalkan kondisi memanggang (suhu dan waktu) untuk biji kopi Arabika. Metode saat pemanggangan mampu memberikan biji berkualitas baik dalam hal rasa tapi pembentukan akrilamida tidak dipelajari. Dalam studi ini, optimasi berdasarkan kuantitas tinggi senyawa rasa (pirazin) dengan rendahnya tingkat akrilamida mengakibatkan di memanggang suhu 167ºC selama 22 menit. Biji kopi yang dihasilkan menggunakan dioptimalkan kondisi memiliki karakteristik sebagai berikut: senyawa rasa: 2,3,5 trimetil pyrazine (0.48 mg / 100 g), 2,3,5,6 tetramethyl pyrazine (0,42 mg / 100 g), 2 metil pyrazine (0,25 mg / 100 g) dan 2,5 dimetil pyrazine (0,13 mg / 100 g) dan konsentrasi rendah akrilamida (0,11 mg / 100 g) dengan evaluasi sensorik dari 7,5 dari 10 poin. Kondisi pemanggangan yang diusulkan ini akan sangat berguna bagi produsen kopi untuk menghasilkan biji kopi berkualitas tinggi.

Pendahuluan
Kopi adalah salah satu yang paling populer dan banyak dikonsumsi minuman terutama karena rasa yang unik. Produk Reaksi Maillard (PRM), dikembangkan selama proses pemanggangan berkontribusi aroma yang menarik dan rasa adalah faktor penting dalam menentukan kualitas kopi. (Nicoli et al., 1997). Berbeda varietas kopi berkontribusi pada aromatik khas senyawa unik untuk setiap jenis atau asal hijau kopi (Bhumiratana et al., 2011). Dua jenis utama dari biji kopi yang Arabika (Coffea Arabica) dan Robusta (Coffea canephora). Arabika lebih berharga karena yang menghasilkan lebih baik mencicipi minuman yang karena itu lebih mahal dari pada Robusta kopi (Brohan et al., 2009).
Rasa kopi secara langsung terkait dengan volatile Senyawa yang dihasilkan selama memanggang sebagai akibat dari kelompok besar reaksi diaktifkan panas kompleks (Agresti et al., 2008). Kopi mengandung lebih dari 800 volatil (Makri et al., 2011) milik berbeda keluarga kimia termasuk asam, alkohol, aldehida, ester, furan, keton, lakton, senyawa fenolik dan pirazin. Senyawa ini bertanggung jawab untuk aroma kopi dan juga disebut aroma kunci (GonzalesRios et al., 2007; Brohan et al, 2009.; Freitas et al.,1999).
Memanggang adalah langkah penting dalam produksi kopi karena memungkinkan pengembangan rasa, aroma dan warna. Suhu dan waktu pemanggangan akan mempengaruhi perkembangan rasa senyawa. Senyawa aromatik kopi terbentuk oleh reaksi yang terjadi selama memanggang seperti Reaksi Maillard, degradasi Strecker, degradasi gula dan pemecahan asam amino (Makri et al., 2011).
Banyak pirazin telah dilaporkan untuk berkontribusi untuk aroma panggang dari makanan yang dimasak, dan dalam kasus kopi, senyawa tersebut telah dikaitkan untuk dibakar dan rasa panggang (Agresti et al., 2008). Pirazin diketahui melimpah di kopi, dan lebih dari 80 senyawa tersebut telah terdeteksi sebelumnya. 2,3,5,6-tetraethylpyrazine, 2,3,5-trimethylpyrazine, 2-methylpyrazine, 2,3-dimethylpyrazine, 2,5- dimethylpyrazine dan 2,6-dimethylpyrazine memiliki ditemukan di panggang kopi Arabica Brasil kacang menggunakan gas SPME-headspace (Schiffman dan Leffingwell, 1981; Sasaki et al., 1986; Toci dan Farah, 2008; Oliveira et al, 2009.; Korhonova et al., 2009; Makri et al., 2011).
Namun pembentukan yang tidak diinginkan senyawa seperti akrilamida juga dapat mengakibatkan dari proses pemanggangan. Acrylamide adalah terkenal senyawa karsinogenik yang terbentuk sebagian besar selama pengolahan makanan pada suhu yang sangat tinggi seperti sebagai memasak, baking, memanggang, menggoreng dan sterilisasi karena interaksi antara asam amino asparagine dan sumber karbonil melalui reaksi Maillard (anise et al., 2010). Akrilamida telah diklasifikasikan oleh Badan Internasional untuk Penelitian Kanker (BIPK) sebagai mungkin karsinogenik untuk manusia (IARC, 20044). Akrilamida telah terdeteksi dalam kopi (bubuk, instan dan tanah) berkisar 150-327 mg / kg (Bortolomeazzi et al., 2012) dan sekitar 1,16-2,31 ug di 30 mL kopi Arabika espresso (Alves et al., 2010). Tingkat diterima dari akrilamida dalam kopi produk belum ditentukan. Menurut Food dan Drug Administration, kadar akrilamida dalam kentang goreng untuk konsumsi adalah 0,077 mg / kg. Meskipun belum ada penelitian tentang pengaruh akrilamida pada manusia, telah terbukti memiliki efek karsinogenik pada hewan laboratorium. Dengan demikian, membuat akrilamida sebagai potensi karsinogenik untuk manusia.
Kebutuhan untuk desain eksperimental, yang dapat menghasilkan banyak sampel untuk evaluasi konsumen dalam waktu singkat, dan dengan demikian tes tingkat laboratorium lebih efisien (Mendes et al., 2001). Pusat desain komposit (CCD) adalah desain yang paling berguna untuk memperkirakan respon permukaan multifaktor yang menjaga jumlah percobaan untuk sementara minimum memungkinkan penilaian simultan dari variasi semua faktor bereksperimen dipelajari dan membedakan interaksi di antara mereka (Zaibunnisa et al., 2009).
Beberapa penelitian telah dilakukan pada pengaruh tingkat pemanggangan pada pembentukan volatile Senyawa (Maria et al, 1995;. Hashim dan Chaveron 1996; Huang et al., 2007; Rodrigues et al., 2011) dan pada optimalisasi biji kopi robusta berdasarkan warna (Mendes et al., 2001). Namun, masih ada tidak ada penelitian telah dilakukan pada optimalisasi Arabica biji kopi berdasarkan pirazin dan akrilamida konten. Penelitian ini adalah fokus pada optimalisasi kondisi memanggang (suhu dan waktu) dari Arabica biji kopi berdasarkan pirazin dan akrilamida menggunakan Response Surface Methodology (RSM) untuk menghasilkan kualitas unggul dari produk kopi panggang.

Bahan dan metode
Bahan
Biji kopi Arabika difermentasi dan dikeringkan sampel dengan kadar air 11,26% adalah dibeli dari perkebunan Andungsari, Bondowoso, Jawa Timur, Indonesia.
Memanggang biji kopi
Biji kopi yang dipanggang menggunakan roaster sebuah (Probat, Jerman) seperti yang disarankan oleh Central Desain Komposit (CDK). suhu yang disarankan dan waktu yang di berkisar 155 ke 185°C dan 15 sampai 30 menit masing-masing.

Grinding dan penyimpanan
Biji kopi panggang yang ditumbuk halus dalam penggiling kopi di 3,5 ukuran layar (0,30 mm) dan menjaga didinginkan di kantong plastik tertutup sebelum analisis.

Analisis akrilamida
Sampel tanah (5 g) dilarutkan dalam 50 mL air panas dan disaring menggunakan 0,45 mm saring Whatman kertas. Padat Ekstraksi Fasa kolom (SPE) C18 adalah AC menggunakan 3 mL aseton dan 3 mL format  AC id. sampel disaring diaplikasikan tabung SPE di yang larutan sampel diperbolehkan untuk melewati tabung dengan aliran gravitasi. tabung SPE dicuci menggunakan 2 mL air suling dan vakum digunakan untuk 2 menit untuk mengeringkan kelebihan air. Sampel dielusi menggunakan 3 mL aseton. Sampel dielusi disaring menggunakan 0,45 uL jarum suntik filter dan disimpan di -20ºC sampai analisis GC-FID lebih lanjut. Analisis akrilamida dilakukan dengan menggunakan Gas Kromatografi (Shimadzu 2010) dilengkapi dengan api ionisasi Detector dengan suhu 260°C. RTX-5 kolom (30 m x 0,25 mm nomor pembayar x 0,25 pM ketebalan film) digunakan dengan Suhu injektor 260°C, gas helium pada konstan tekanan gas pembawa, dan dengan suhu oven dari 100°C (tahan 0,5 min) sampai 200°C pada 15°C / menit.

Analisis pirazin
Sampel tanah (5 g) dipanaskan sampai 30°C dan SPME serat Polydimethylsyloxane-Divinyllbenzene (PDMS-DVB) diperkenalkan ke headspace sampel selama 30 menit. Serat itu direkondisi selama 15 menit ke port GC injeksi. Rasa senyawa (metil pyrazine, dimetil pyrazine, trimetil pyrazine dan tetramethyl pyrazine) dipisahkan menggunakan GC-FID dilengkapi dengan Rtx-5 (dimethylpolisiloxane Crossbone) kolom kapiler, helium dengan 30 ml / menit aliran konstan sebagai gas pembawa dan injektor SPL-1 beroperasi dalam mode pisah. GC suhu diprogram dari 60ºC (3 menit) untuk 180°C di 5ºC / menit selama 3 menit. Identifikasi komponen standar itu dilakukan dengan membandingkan waktu retensi standar dan kuantisasi menggunakan internal standar metode (4-picoline)

evaluasi sensorik
10g sampel ditempatkan dalam mangkuk sensorik, kemudian, air ditambahkan sampai penuh mangkuk dan ditutupi sebelum dievaluasi oleh salah satu ahli Panelis dan tiga panelis terlatih dari Indonesia Kopi dan Lembaga Penelitian Kakao. evaluasi sensorik diikuti bekam sistem dari kopi khusus Association of America yang didasarkan pada rasa, aroma, rasa manis, keseimbangan, tubuh, keasaman, aftertaste, cleancup, keseragaman dan evaluasi keseluruhan dari biji kopi.

Hasil dan Diskusi
Roaster (Probat, Jerman) digunakan untuk memanggang biji kopi Arabika. Efek dari dua variabel independen, A: suhu (150-185°C) dan B: waktu (15-30 menit) pada tujuh variabel respon 2-methylpyrazine, 2,3-dimethylpyrazine, 2,5-dimetil pyrazine, 2,3,5-trimethylpyrazine, 2,3,5,6-Tetramethylpyrazine, akrilamida dan secara keseluruhan sensorik evaluasi dipelajari dengan menggunakan Response Surface Metodologi (RSM). Untuk evaluasi sensorik keseluruhan, karakteristik yang digunakan untuk evaluasi didasarkan pada rasa, aroma, rasa manis, tubuh, keseragaman, aftertaste, cleancup, keseimbangan dan keasaman panggang biji kopi (Tabel 1). 14 perawatan ditugaskan dengan menggunakan CDK. The Centre Point diulang enam kali untuk menghitung pengulangan metode ini. Susunan CDK untuk variabel independen dan tanggapan ditunjukkan pada Tabel 2. Ringkasan dari hasil yang diperoleh dari CCD ditunjukkan pada Tabel 3.
Kecukupan model ditentukan dengan menggunakan analisis model, kurangnya uji kelayakan dan koefisien determinasi (R2). Arti penting dari persamaan parameter dinilai dengan nilai F pada probabilitas (p>F) kurang dari 0,05 (Zaibunnisa et al., 2009).
Dalam studi ini, R2 rendah Nilai yang diperoleh untuk 2,3 dimetil pyrazine 0,3656. Menurut (Zaibunnisa et al., 2009), untuk cocok model, R2  seharusnya setidaknya 0,80. Hasil ini menunjukkan bahwa kehadiran 2,3-dimethylpyrazine di biji kopi panggang tidak dipengaruhi oleh suhu pemanggangan dan waktu karena karakteristik yang tidak stabil dari senyawa ini. konsentrasi akrilamida tidak dipengaruhi oleh memanggang kondisi karena senyawa ini tidak stabil. Ini akan membentuk pada suhu tinggi dan juga akan mendapatkan hancur pada tingkat tertentu suhu ekstrim (Gokmen et al., 2006).
Semua tanggapan yang digunakan berdasarkan model kuadrat dan persegi akar transformasi. senyawa penanda 2-methylpyrazine, 2,5-dimethylpyrazine, 2,3,5-trimethylpyrazine, 2,3,5,6-Tetramethylpyrazine dan akrilamida dengan model yang signifikan dan tidak signifikan kurangnya cocok digunakan untuk optimasi dari pemanggangan.





Kondisi sejak kehadiran 2,3-dimethylpyrazine dan evaluasi sensorik keseluruhan tidak dipengaruhi oleh memanggang suhu dan waktu. Kehadiran ini senyawa penanda signifikan mempengaruhi kopi panggang aroma. Mereka hadir dalam konsentrasi yang lebih tinggi di minyak aromatik kopi panggang yang diperoleh Oliveira et al. (2001) menggunakan Ekstraksi Supercritical Fluid. Senyawa ini merupakan kelas penting dari aroma kopi senyawa (pirazin).
Nilai koefisien determinasi (R2) untuk 2-methylpyrazine, 2,5-dimethylpyrazine, 2,3,5-trimethylpyrazine dan 2,3,5,6-Tetramethylpyrazine adalah 0,9114, 0,7484, 0,7803 dan 0,8569 masing-masing yang diperoleh dengan menggunakan model kuadrat. Itu analisis statistik data ini adalah signifikan (p <0,05). ANOVA juga menunjukkan bahwa ada yang tidak signifikan (P> 0,05) kurangnya fit yang memvalidasi model. nilai-nilai yang diprediksi dari semua penanda yang dipilih senyawa dihitung dengan menggunakan regresi model dan dibandingkan dengan nilai yang sebenarnya.
Setelah memproduksi regresi polynomial persamaan yang berkaitan tanggapan terhadap independen variabel, prosedur optimasi dilakukan untuk mendapatkan tingkat optimal dari dua faktor (A dan B). optimasi numerik juga dilakukan dalam rangka untuk menentukan kondisi optimum untuk memanggang dari biji kopi Arabika yang memberikan konsentrasi tinggi senyawa rasa dan konsentrasi rendah dari akrilamida yang tidak diinginkan.
3D Plot permukaan dibangun untuk semua penanda Senyawa seperti yang ditunjukkan pada Gambar 1. Konsentrasi dari semua pirazin meningkat secara linear dalam kaitannya dengan Suhu dan waktu pemanggangan, sebelum mulai menurun setelah mencapai puncak maksimum pada 167°C untuk 22 menit.
Tujuan yang ditetapkan maksimal untuk semua rasa senyawa dan minimum untuk akrilamida. Itu Kondisi optimal untuk memanggang yang tergantung pada variabel dependen diperoleh menggunakan diprediksi persamaan ditentukan dengan menggunakan RSM. Optimasi solusi yang didasarkan pada tingkat maksimum senyawa rasa (2-methylpyrazine, 2,3 dimethylpyrazine, 2,5-dimethylpyrazine, 2,3,5- trimetil pyrazine dan 2,3,5,6-Tetramethylpyrazine) dan tingkat minimum akrilamida yang tidak diinginkan dan diperoleh suhu (A) 167,68 ° C dan waktu 22,50 menit dengan keinginan 0,829.


Kesimpulan
Hasil yang diperoleh dari penelitian ini menunjukkan bahwa rasa senyawa volatil; 2-methylpyrazine dan 2,5-dimethylpyrazine adalah senyawa penanda yang berkontribusi terhadap kopi Arabika rasa. Karena itu, kondisi dioptimalkan (waktu dan suhu) untuk pemanggangan biji kopi Arabika adalah pada suhu 167,68°C selama 22,50 menit. Di bawah dipelajari dari pemanggangan kondisi, jumlah rendah akrilamida terdeteksi (0,11 mg / 100 g) dengan evaluasi sensorik keseluruhan 7.5.


Komentar