ABSTRAK
Tepung kacang-kacangan dari sacha inchi ( Plukenetia volubilis ), kacang polong ( Pisum sativum ), kacang faba ( Vicia faba ), kacang arab ( Cicer arietinum ) dan lentil ( Lens culinaris ) dianalisis dalam studi komprehensif untuk mengidentifikasi sumber potensial untuk pengembangan warna kuning, yang dapat membatasi penggunaannya dalam makanan yang difortifikasi. Kualitas gizi, makroelemen dan mikroelemen, total fenolik bebas dan profil asam lemak dibandingkan untuk mengidentifikasi sumber utama kekuningan. Pemahaman tentang kekuningan tepung kacang-kacangan sangat relevan untuk persiapan produk krim putih. Kacang faba dan kacang arab memiliki kandungan protein tertinggi (72,0–73,1 g 100 g −1 ). Kandungan lemak tertinggi dianalisis untuk sacha inchi (11,3 g 100 g −1 ), dan kandungan serat makanan tertinggi dianalisis pada kacang arab (12,9 g 100 g −1 ). Kandungan Fe bervariasi dari 0,1 (kacang polong) hingga 5,8 mg 100 g −1 (kacang lentil). Total kandungan fenolik terlarut berkisar antara 82 (kacang arab) hingga 413 mg 100 g −1 (kacang polong). Indeks kekuningan (D1925) berkisar antara 22,4 hingga 52,2 dan dapat dikorelasikan dalam pendekatan yang disederhanakan terhadap kandungan total fenolik terlarut sebagai padanan asam galat dan kandungan Fe, yang menunjukkan bahwa perkembangan warna tepung kacang-kacangan merupakan hasil dari kombinasi dua faktor utama.
1 Pendahuluan
Kacang-kacangan adalah biji dikotil yang bernilai gizi dari keluarga Fabaceae (Cheng et al. 2019 ; Shavanov 2021 ). Tanaman penghasil minyak yang sangat penting ini tumbuh dalam polong dan telah memainkan peran penting sebagai makanan pokok di sebagian besar budaya dan peradaban (Affrifah et al. 2023 ; Ambika et al. 2023 ). Kacang-kacangan relatif kaya akan protein (20%–45%) dengan asam amino esensial, karbohidrat (60%), serat makanan (5%–37%), mineral, vitamin, dan senyawa bioaktif (Bolarinwa et al. 2019 ; Kaale et al. 2023 ). Kehadiran senyawa bioaktif dengan sifat antioksidan berkontribusi pada pencegahan kanker dan penyakit kardiovaskular (Singh et al. 2017 ). Kacang-kacangan utama dapat dibagi menjadi beberapa subkelas berikut, seperti kacang-kacangan non-biji minyak (misalnya, kacang-kacangan) dan kacang-kacangan biji minyak (misalnya, kacang tanah, kacang kedelai, dan kacang polong/buncis segar). Istilah ‘kacang-kacangan’ mengacu pada tanaman yang dipanen secara eksklusif sebagai biji-bijian kering, yang membedakannya dari tanaman sayuran lain yang dipanen dalam keadaan hijau (Didinger dan Thompson 2021 ).
Konsumsi kacang-kacangan telah mendapat perhatian khusus dalam pencegahan beberapa penyakit karena indeks glikemiknya yang rendah dan kandungan pati yang lambat dicerna, yang mencegah kenaikan tajam gula darah dan mendorong penurunan berat badan (Becerra-Tomás et al. 2018 ), sedangkan flavonoid, asam fenolik dan tanin telah dikaitkan dengan fungsi gastrointestinal, aktivitas antioksidan, sifat anti-inflamasi dan antikarsinogenik (García-Lafuente et al. 2014 ). Makanan nabati merupakan tren yang berkembang di kalangan konsumen, yang meningkatkan popularitas tepung ini (Oduro-Yeboah et al. 2023 ). Tepung kacang-kacangan sering dianggap sebagai produk serupa; namun, terdapat perbedaan yang cukup besar dalam komposisi nutrisinya, yang bergantung pada bahan baku yang digunakan dan proses produksinya (Summo et al. 2019 ; Skylas et al. 2023 ). Kandungan protein yang tinggi dari tepung kacang-kacangan menjadikannya sumber yang berharga untuk fortifikasi makanan (Walter et al. 2022 ). Komposisi proksimat dan faktor antinutrisi telah dilaporkan untuk banyak tepung kacang-kacangan, misalnya kacang polong, buncis, dan kacang-kacangan (Gultekin Subasi et al. 2024 ; Millar et al. 2019 ; Summo et al. 2019 ). Selain itu, kandungan mineral dan elemen jejak telah dianalisis dalam tepung kacang-kacangan, misalnya, untuk lentil, buncis, dan buncis berkenaan dengan bioavailabilitas sebagai fungsi pemrosesan (Ramírez-Ojeda et al. 2018 ), atau kandungan logam berat yang tidak diinginkan nikel (Ni), kromium (Cr), timbal (Pb), dan kadmium (Cd) (Pastor et al. 2024 ).
Tepung kacang-kacangan memiliki nilai gizi yang tinggi; namun, penggunaannya dapat dibatasi oleh warna alaminya. Warna kekuningan pada tepung kacang-kacangan dapat disebabkan oleh beberapa faktor:
Adanya pewarna flavonoid berwarna: Konsentrasi flavonoid yang tinggi akan menghasilkan warna kekuningan yang lebih pekat. Beberapa zat yang relevan yang ditemukan dalam tepung kacang-kacangan termasuk quercetin dan kaempferol (Amarowicz dan Pegg 2008 ; Panche et al. 2016 ).
Pengolahan dan penyimpanan, misalnya, pengupasan atau penggilingan, mengekspos bagian dalam kacang-kacangan, yang dapat meningkatkan warnanya. Perlakuan termal juga menyebabkan perubahan pada struktur molekul flavonoid, memodifikasi bioavailabilitas dan warnanya (Rohn et al. 2007 ; da Costa et al. 2002 ; Nguyen and Bechtold 2021 ).
Kehadiran kompleks logam berwarna pekat, misalnya kompleks Fe dengan senyawa polifenol, dapat menyebabkan pembentukan warna kuning kecokelatan (Fitz-Binder et al. 2025 ; Melo et al. 2022 ).
Oksidasi lipid dan pewarna lipofilik, misalnya, klorofil dan karoten, juga dapat menyebabkan pembentukan senyawa kekuningan dan produk degradasi yang mudah menguap selama penyimpanan dan pemrosesan (Ajayi-Banji et al. 2024 ). Lebih jauh lagi, warna tepung dari biji lupin diketahui berubah selama perkecambahan sebagai akibat dari peningkatan kandungan karotenoid dan tokoferol (Estivi et al. 2023 ).
Komposisi asam lemak pada kacang-kacangan dapat dibagi menjadi fraksi-fraksi berikut: 50% asam lemak tak jenuh ganda (PUFA), 30% asam lemak tak jenuh tunggal (MUFA) dan 20% asam lemak jenuh (SFA) (Caprioli et al. 2016 ). Tanaman-tanaman yang mengandung banyak minyak ini dibudidayakan secara luas, dan bijinya kaya akan MUFA dan PUFA dengan kandungan asam lemak esensial yang tinggi seperti asam omega 6-linoleat (C18:2, ω6) dan asam omega 3 alfa-linolenat (C18:3, ω3) (Saini et al. 2021 ).
Meskipun sejumlah bahan berwarna telah diidentifikasi dalam tepung kacang-kacangan, korelasi umum antara warna kuning tepung dan keberadaan zat berwarna belum ditetapkan hingga saat ini.
Dalam penelitian ini, kami mengikuti hipotesis bahwa warna kuning tepung kacang-kacangan yang diperkaya protein dapat berkorelasi dengan kandungan beberapa konstituen yang ada dalam tepung tersebut. Untuk mengevaluasi hipotesis ini, kualitas gizi dari sembilan tepung yang diperkaya protein yang tersedia secara komersial yang terbuat dari buncis, kacang faba, lentil, kacang polong, dan sacha inchi ditentukan, termasuk profil asam lemaknya (FAME) menggunakan kromatografi gas–spektrometri massa (GC–MS). Dari pengukuran reflektansi difus tepung, warnanya ditentukan dalam hal koordinat CIELab dan indeks kekuningan (YI), yang kemudian dikorelasikan dengan konstituen pembentuk warna tepung.
2 Metode dan Bahan
2.1 Bahan
Tepung kacang-kacangan yang diperkaya protein disediakan oleh produsen berikut: Cicer arietinum CP1 (kacang arab 44 ), CP2 (kacang arab 68 ), dan CP3 (kacang arab 90 ) dari Döhler GmbH (Darmstadt, Jerman); Vicia faba FB1 (kacang faba 50 ) dan Lens culinaris LEN (lentil 80 ) dari AcerChem BV (Rotterdam, Belanda); V. faba FB2 (kacang faba 88 ) dari Roland Beans GmbH (Bremen, Jerman); Pisum sativum PEA1 (kacang polong 79 ) dari Focus Ingredients GmbH (Trostberg, Jerman); P. sativum PEA2 (kacang polong 80 ) dari Ingredion GmbH (Hamburg, Jerman) dan Plukenetia volubilis SI (sacha inchi) dari MRM Nutrition (Oceanside, AS). Agen derivatisasi untuk persiapan metil ester asam lemak (FAME) untuk analisis GC–MS (0,25 M trimetilsulfonium hidroksida dalam metanol untuk derivatisasi GC) dibeli dari Merck (Darmstadt, Jerman). Normalisasi internal dan eksternal GC–MS disesuaikan menggunakan standar berikut: metil ester asam undecanoat (≥ 98%) Sigma Aldrich, St. Louis, MO, AS) dan campuran FAME C8–C22 (Supelco, PA, AS). Total kandungan fenolik (TPC) ditentukan menggunakan reagen fenol Folin–Ciocalteu (Merck, Darmstadt, Jerman).
Bahan kimia dan pelarut yang digunakan dalam analisis adalah bahan kimia kelas analitis dan dipasok oleh perusahaan-perusahaan berikut: asam L–aspartat (≥ 99%), NaOH (≥ 98%), KOH (≥ 85%), Na2CO3 ( ≥ 99 %), CsCl (≥ 99%), La2O3 ( ≥ 99%), KBr (≥ 99%) (Sigma Aldrich, St. Louis, MO, AS ) ; 37% HCl, asam galat monohidrat (≥ 99%) (Fluka Chemie GmbH, Buchs, Swiss); 99,9% etanol absolut (Supelco, Bellefonte, PA, AS); H2SO4 ( 95%–97%); HNO3 ( 65 %); heksana (C 6 H 14 [≥ 98%], Merck, Darmstadt, Jerman) dan kloroform (CHCl 3 [≥ 99%], Sigma Aldrich, St. Louis, Missouri, AS). Larutan indikator fenolftalein dibuat dengan melarutkan 1 g fenolftalein dalam 100 mL etanol 95%v/v.
2.2 Metode Analisis
2.2.1 Penentuan Kadar Air
Untuk penentuan kadar air, massa yang tepat sekitar 2 g dari setiap tepung kacang-kacangan dikeringkan pada suhu 110°C selama 4 jam dalam oven udara panas (Memmert, Schwabach, Jerman). Setelah didinginkan dalam desikator, sampel ditimbang dan kadar air dihitung menurut Persamaan ( 1 ). Percobaan dilakukan dalam dua kali pengulangan. Keakuratan metode diperkirakan dengan kadar air 0,1%.
.2.2 Penentuan Kandungan Protein
Analisis nitrogen digunakan untuk menentukan kandungan protein tepung kacang-kacangan (alat analisis nitrogen Elementar Rapid N III, Langenselbold, Jerman). Kandungan N dipindahkan ke kandungan protein dengan menggunakan faktor konversi 5,4 (Mariotti et al. 2008 ). Percobaan dilakukan dalam dua kali pengulangan. Keakuratan metode diperkirakan dengan kandungan protein 0,1%.
2.2.3 Penentuan Kadar Lemak dengan Metode Soxhlet
Sekitar 5 g tepung diekstraksi dengan 250 mL heksana selama 16 jam menggunakan peralatan Soxhlet. Jarum ekstraksi ditutup dengan serat kapas. Setelah ekstraksi selesai, heksana dihilangkan dengan penguapan dan labu yang berisi minyak ditimbang. Kandungan lemak dihitung menurut Persamaan ( 2 ). Percobaan dilakukan dalam dua kali pengulangan. Keakuratan metode diperkirakan dengan kandungan lemak 0,1%.
2.2.4 Penentuan Kandungan Abu
Berat cawan porselen kosong ditentukan setelah pemanasan dalam tanur muffle (Nabertherm, L9/R, Lilienthal, Jerman) selama 1 jam pada suhu 700°C dan pendinginan dalam desikator. Kemudian, massa pasti 2 g tepung kacang-kacangan pertama-tama dipanaskan dalam insinerator cepat sampai pembentukan asap berhenti dan residu tampak abu-abu gelap. Sampel kemudian dipindahkan ke tanur muffle dan dibakar pada suhu 700°C hingga berat konstan. Setelah pendinginan hingga suhu sekitar dalam desikator, sampel abu-abu muda atau putih ditimbang. Kadar abu dihitung menurut Persamaan ( 3 ). Eksperimen dilakukan dalam dua pengulangan. Keakuratan metode diperkirakan dengan kadar abu 0,01%.
2.2.5 Penentuan Kandungan Serat
Sejumlah tepung kacang-kacangan yang ditimbang diperlakukan dengan merebus 0,127 M H2SO3 selama 30 menit (Merck Thermoreactor TR 105, Darmstadt, Jerman). Air yang menguap diisi ulang secara berkala untuk menjaga volume pada tingkat yang konstan. Residu dikumpulkan dengan penyaringan melalui kain katun dan dicuci dengan air panas sampai filtratnya netral. Sampel kemudian diperlakukan dengan 0,313 M NaOH pada titik didih selama 30 menit. Campuran kemudian disaring dan dipindahkan ke dalam wadah peleburan. Setelah dikeringkan semalaman pada suhu 80°C–100°C, residu ditimbang. Sampel dalam wadah peleburan kemudian dibakar dalam tungku muffle (550°C, 3 jam). Setelah didinginkan dalam desikator, wadah peleburan ditimbang. Berat serat kasar dihitung menurut Persamaan ( 4 ). Eksperimen dilakukan dalam dua pengulangan. Keakuratan metode ini diperkirakan dengan kandungan serat 0,1%.
2.2.6 Penentuan Residu
Residu (terutama karbohidrat) dapat ditentukan dengan menghitung persentase yang tersisa setelah komponen lain diukur menggunakan Persamaan ( 5 ).
2.2.7 Penentuan Unsur Makro dan Unsur Mikro
Sampel disiapkan dalam tanur muffle pada suhu 700°C selama 1 jam. Abu dari setiap tepung (0,10–0,18 g) dilarutkan, disaring, dan dibuat hingga 100 mL dengan 0,1 M HNO3 untuk unsur timbal (Pb), kadmium (Cd), seng (Zn), tembaga (Cu), mangan (Mn), dan besi (Fe) atau 0,1 M HCl untuk kalsium (Ca), magnesium (Mg), natrium (Na), kalium (K) dan dengan penambahan larutan CsCl/La 0,1%b/b sebagai penekan ionisasi. Makroelemen dan mikroelemen diukur dengan spektrometri serapan atom menggunakan ContrAA300 (Analytik Jena GmbH, Jena, Jerman) yang dilengkapi dengan autosampler dan semua penentuan dilakukan secara duplo. Larutan CsCl/La ditambahkan sebagai agen pelepas dalam penentuan Ca, Mg, Na, dan K. Larutan stok standar yang mengandung 1 g L −1 setiap unsur (Cd, Cu, Zn, Pb, Mn, Fe, Mg, Ca, Na, dan K) dibeli dari Merck (Darmstadt, Jerman). Absorbansi unsur makro dan unsur mikro dicatat pada panjang gelombang yang berbeda (327 nm Cu, 248 nm Fe, 279 nm Mn, 213 nm Zn, 766 nm K, 588 nm Na, 422 nm Ca, dan 285 nm Mg). Kondisi instrumen dan konsentrasi larutan stok, larutan kerja, dan larutan standar seri diberikan dalam Tabel S1 . Keakuratan metode diperkirakan dengan 0,1 mg 100 g −1 untuk kandungan Mn, Zn dan Fe dan dengan 1 mg 100 g −1 untuk kandungan Na, K, Mg dan Ca.
2.3 Karakteristik Fisikokimia
2.3.1 Penentuan Nilai Asam
Nilai asam ( AV ) menunjukkan jumlah asam lemak yang telah dibebaskan melalui hidrolisis akibat aksi kelembaban, suhu, atau enzim lipolitik. Nilai asam didefinisikan sebagai konsumsi KOH (mg) yang diperlukan untuk menetralkan asam lemak yang terdapat dalam 1 g minyak. Percobaan dilakukan dalam dua kali pengulangan.
2.3.2 Penentuan Nilai Saponifikasi
Nilai saponifikasi ( SV ) didefinisikan sebagai kuantitas mg KOH yang dikonsumsi selama saponifikasi 1-g minyak dengan refluks dengan larutan KOH beralkohol. Larutan KOH beralkohol 70 mL (40 g KOH dilarutkan dalam 1 L etanol 95%) ditambahkan ke labu yang berisi sampel berminyak yang diekstraksi (misalnya, diekstraksi dari tepung kacang-kacangan dengan ekstraksi Soxhlet dalam heksana). Sampel dipanaskan pada 78°C selama 2 jam. Saponifikasi selesai ketika tidak ada bahan berminyak yang muncul. Indikator fenolftalein (dua hingga tiga tetes) ditambahkan setelah sampel mendingin. Setelah itu, sampel dititrasi dengan HCL 0,5 M, dan alkali yang diperlukan untuk saponifikasi ditentukan dengan titrasi KOH berlebih dengan HCl standar. Eksperimen dilakukan dalam dua pengulangan.
2.3.3 Penentuan Kepadatan
Piknometer kering (Blaubrand, Wertheim, Jerman) diisi dengan hati-hati dengan tepung kacang-kacangan untuk menghindari terperangkapnya gelembung udara. Percobaan dilakukan dalam dua kali pengulangan. Persamaan ( 8 ) digunakan untuk menghitung kepadatan ( D ):
2.4 Spektroskopi Inframerah Transformasi Fourier (FT-IR) dan Mikroskopi Elektron Pemindaian (SEM)
Sampel direkam sebagai pelet KBr pada spektrometer Invenio S (Bruker Optik GmbH Ettlingen, Jerman) dalam rentang spektral 4000–600 cm −1 dengan resolusi 2 cm −1 dan 64 pemindaian per pengukuran.
2.5 Penentuan Kandungan Total Fenol
TPC tepung kacang-kacangan ditentukan menggunakan reagen fenol Folin–Ciocalteu (Tian et al. 2021 ). Dalam media alkali, pengujian bergantung pada transfer ekuivalen pereduksi dari senyawa fenolik ke kompleks asam fosfomolibdat/fosfotungstat, yang disajikan dalam bentuk kompleks warna biru (Ainsworth dan Gillespie 2007 ). Ekstraksi TPC dari tepung kacang-kacangan dilakukan dengan menggunakan 30% v/v etanol yang diasamkan dengan 5% v/v HCl sebagai pelarut ekstraksi (Kostic 2014 ). Massa sampel seberat 2,5 g diolah dalam vortex mixer selama 20 menit dengan pelarut 40 mL (30% v/v etanol, 5% v/v HCL). Setelah sentrifugasi 5 menit (Heraeus, multifuge 1 L, Thermo Scientific, Waltham, MA, AS), pada 4000 rpm, supernatan disaring. Volume 200-μL filtrat diencerkan dengan 1,4-mL air deionisasi, lalu, 100-μL reagen Folin–Ciocalteu (Merck, Darmstadt) ditambahkan. Reagen dicampur pada mixer vortex (Heidolph Reax Top, Schwabach, Jerman), dan setelah 8 menit, 300-μL Na 2 CO 3 (200 g L −1 ) ditambahkan. Campuran kemudian diolah selama 30 menit dalam penangas air (Julabo GmbH, Seelbach, Jerman) pada suhu 40°C (Fitz-Binder dan Bechtold 2019 ).
2.6 Penentuan Profil Asam Lemak
Massa yang tepat mendekati 5 g dari setiap sampel ditimbang dan diekstraksi dalam peralatan Soxhlet dengan 250 mL heksana selama 16 jam. Pada akhir proses ekstraksi, fraksi cair dari labu disaring melalui kertas saring Whatman No. 1 dan pelarut dihilangkan di bawah tekanan rendah menggunakan evaporator putar (IKA RV 10 digital dengan pompa vakum VACSTAR, Staufen, Jerman). Residu berminyak dikumpulkan, diuapkan di bawah argon, ditimbang dan disimpan dalam botol kaca pada suhu -20°C hingga dianalisis. Sampel untuk pengukuran GC–MS disiapkan sebagai berikut: Residu berminyak ditambahkan ke 400 μL CHCl 3 , diikuti dengan penambahan 100 μL 0,25 M trimetilsulfonium hidroksida dalam metanol (Merck, Darmstadt, Jerman) untuk mencapai derivatisasi menjadi FAME yang mudah menguap (Ačanski et al. 2015 ; Pastor et al. 2020 ).
Asam lemak dianalisis dengan GC–MS QP2010 (Shimadzu, Kyoto, Jepang) dalam mode EI. Hidrogen digunakan sebagai gas pembawa pada laju alir (aliran total, 41,7 mL min −1 ), sedangkan pemisahan dilakukan pada kolom GC Zebron ZB-5MSi ( l = 30 m; df = 0,25 mm; t = 0,25 μm). Suhu injektor adalah 280°C, sedangkan suhu oven dipertahankan pada 130°C selama 5 menit dan kemudian ditingkatkan ke suhu akhir 240°C. Rasio split 1:50 digunakan untuk injeksi larutan sampel 1-μL. Kromatogram FAME diperoleh dalam mode TIC (kromatogram ion total) dan spektrum massa direkam dalam kisaran 40–400 m z −1 , yang memungkinkan analisis metil ester secara komprehensif. Suhu antarmuka dan sumber ion masing-masing adalah 352°C dan 220°C, sedangkan waktu pemisahan pelarut ditetapkan pada 2,0 menit.
Untuk penentuan kuantitatif kandungan FAME, digunakan metode standar internal dan eksternal. Metil ester asam undekanoat (Sigma Aldrich, St. Louis, MO, AS) digunakan sebagai standar internal untuk normalisasi internal, sedangkan campuran FAME C8–C22 (Supelco, PA, AS) digunakan sebagai standar untuk normalisasi eksternal. Komposisi asam lemak terkait dengan jumlah total asam lemak dalam sampel (mol%). Data eksperimen diproses menggunakan perangkat lunak LabSolution.
2.7 Pengukuran Warna
Warna CIELab tepung ditentukan dengan mengukur reflektansi difusi tepung kacang-kacangan. Data tersebut kemudian digunakan untuk menghitung YI, yang merupakan alat yang berharga untuk memperkirakan dampak produk yang dipilih pada warna akhir suatu produk. Nilai K/S tepung kacang-kacangan ditentukan dengan mengukur warna menggunakan rentang panjang gelombang 400–700 nm dan tidak termasuk komponen spekular. Pengukuran dilakukan dengan spektrofotometer Konica Minolta CM 3610d (Kota Chiyoda, Tokyo, Jepang) dalam konfigurasi d/8, dilengkapi dengan lampu xenon berdenyut sebagai sumber cahaya. Diameter area pengukuran adalah 8 mm, dan data reflektansi diubah menjadi koordinat L*, a*, dan b* dari ruang warna CIE (iluminan D65, pengamat 10°) menggunakan perangkat lunak bawaan.
2.8 Analisis Statistik
Berdasarkan nilai rata-rata untuk simpangan baku setiap variabel, uji statistik untuk perbandingan kelompok independen digunakan untuk menghitung nilai ambang batas yang menunjukkan perbedaan minimum antara dua nilai rata-rata agar menjadi signifikan secara statistik pada tingkat keyakinan 95% (*) atau 99% (**). Ambang batas memungkinkan penilaian statistik terhadap perbedaan antara dua hasil yang diperoleh untuk tepung yang berbeda.
3 Hasil dan Pembahasan
3.1 Sifat Proksimat dan Fisikokimia Tepung Kacang-kacangan
Komposisi proksimat tepung kacang-kacangan meliputi kadar air, abu, lemak, protein dan karbohidrat, yang disajikan dalam Tabel 1. Metode AOAC (Official Methods of Analysis of AOAC International, Edisi ke-18, Bab 3 dan 4) digunakan untuk memperkirakan komposisi proksimat tepung protein (anon. 2005 ). Hasil yang diperoleh menunjukkan bahwa kadar protein sebagai salah satu komponen esensial tepung kacang-kacangan terpilih berkisar antara 29,2% dan 73,1%. Kadar protein kasar tertinggi ditemukan pada tepung CP3 (73,1%) dan FB2 (72,0%). Perbedaan yang signifikan secara statistik pada kadar protein CP3 dan FB2 diamati pada tingkat kepercayaan 99% pada sampel dengan kadar protein di bawah 60%.
Variabilitas besar dalam kandungan lemak mungkin disebabkan oleh perbedaan asal tanaman, kultivar, subspesies, waktu panen, musim panen, kondisi pertumbuhan, kondisi pemrosesan (pemanggangan sebelum ekstraksi) dan metode penghilangan lemak selama pengayaan protein (Madurapperumage et al. 2021 ). Kandungan lemak yang diperkirakan dalam tepung SI sebesar 11,3 ± 0,1% secara signifikan lebih tinggi (tingkat kepercayaan 99%) dibandingkan dengan hasil untuk tepung kacang-kacangan dengan kandungan lemak di bawah 5%. Dengan peningkatan kandungan protein, kandungan lemak tepung kacang arab menurun dari 8,4% pada CP1 menjadi 0,5% pada CP3. Selain itu, data menunjukkan bahwa kadar air ditemukan dalam kisaran (2,2%–6,8%), sedangkan kandungan serat diperkirakan antara 0,5% dan 12,9%. Karbohidrat yang dapat dicerna (3,2%–43,7%) merupakan sumber utama energi makanan yang dibutuhkan untuk memelihara otot, kulit, tulang, dan sebagainya. Menurut hasil percobaan, residu (terutama kandungan karbohidrat) bervariasi antara 0,5% dan 12,9%.
Sifat fisikokimia utama tepung kacang-kacangan seperti kepadatan, nilai keasaman dan penyabunan dirangkum dalam Tabel 1. Prosedur untuk estimasi angka penyabunan dan angka keasaman telah diadaptasi dari sumber berikut: Otoritas Keamanan dan Standar Pangan India ( 2012 ).
3.2 Kandungan Mineral
Seperti yang diilustrasikan dalam Tabel 2 , kandungan makromineral dan mikromineral (dalam mg per 100 g −1 sampel) dalam kacang-kacangan menunjukkan sedikit variasi di antara sampel-sampel dari jenis yang sama. Faktor-faktor utama yang berkontribusi terhadap variabilitas yang diamati dalam komposisi mineral kemungkinan besar terkait dengan komposisi tanah, kondisi iklim, fluktuasi musiman, status fisiologis, dan kematangan kacang-kacangan (Ramírez-Ojeda et al. 2018 ).
Tepung kacang arab (CP1, CP2 dan CP3) ditemukan memiliki komposisi kimia yang sama untuk Zn dan Mg. Dengan kandungan protein yang lebih tinggi, tepung protein kacang arab menunjukkan kandungan Fe, Ca, Mg dan K yang lebih rendah, sedangkan kandungan Na meningkat. PEA1 memiliki kandungan K yang lebih rendah dibandingkan dengan tepung kacang-kacangan lainnya. Analisis statistik kandungan K dari PEA1 ke hasil terdekat (PEA2) dengan penggunaan uji – t untuk sampel independen menunjukkan signifikansi pada tingkat kepercayaan di atas 99,9%. Mengingat hasil yang diperoleh, adalah mungkin untuk memverifikasi bahwa tepung kacang arab dan sacha inchi memiliki kandungan mineral yang relatif lebih tinggi di antara kacang-kacangan yang dianalisis. Hasil ini menguatkan pekerjaan yang dikembangkan oleh Wang et al. ( 2010 ), yang menunjukkan bahwa kacang arab adalah sumber mineral yang sangat baik. Namun demikian, diamati bahwa FB1 memiliki kandungan Na yang lebih rendah dibandingkan dengan sampel lainnya.
Kandungan Fe dalam tepung bervariasi dari 0,1 mg 100 g −1 pada PEA1 hingga 5,8 mg 100 g −1 pada LEN, yang menunjukkan kandungan Fe tertinggi. Analisis statistik kandungan Fe pada PEA1 menunjukkan perbedaan yang signifikan pada nilai CP1 (4,7 ± 0,1 mg 100 g −1 Fe) dan nilai yang lebih tinggi pada tingkat kepercayaan 99%. Kandungan Pb, Cd, dan Cu berada di bawah batas deteksi metode AAS yang diterapkan.
3.3 FT-IR
Tepung kacang-kacangan dikarakterisasi dengan spektrum FT-IR. Seperti yang dapat dilihat pada Gambar 3 untuk CP1, bahu lebar pada 3343 cm -1 disebabkan oleh peregangan OH, sedangkan bahu pada 2926 dan 2855 cm -1 disebabkan oleh vibrasi –CH2 . Pita pada 1659 cm -1 disebabkan oleh peregangan amida IC=O (Carbonaro et al. 2012 ) dan 1547 cm -1 disebabkan oleh peregangan C–N daerah amida II dan pembengkokan NH. Pita kuat pada 1746 cm -1 disebabkan oleh karbonil C=O dari komponen lemak. Vibrasi karakteristik karbohidrat diamati pada 1408 cm -1 yang disebabkan oleh pembengkokan –CH dan 1020/1080 cm -1 untuk vibrasi C–O. Spektrum tepung kacang-kacangan lainnya
3.4 Penentuan Komposisi Asam Lemak Menggunakan Spektrometri GC–MS
Asam lemak adalah asam karboksilat yang terdiri dari rantai alifatik panjang, jenuh dan tak jenuh. Analisis asam lemak dalam tepung kacang-kacangan menunjukkan bahwa kandungan senyawa ini dapat diklasifikasikan ke dalam dua kategori utama: SFA dan asam lemak tak jenuh (Purvis et al. 2024 ). Penentuan profil asam lemak melibatkan tiga langkah seperti ekstraksi asam lemak dari matriks sampel, derivatisasi dan analisis GC–MS. Metil ester asam undekanoat ditambahkan sebagai standar internal, dan sebagai tambahan, campuran FAME digunakan untuk normalisasi eksternal.
Seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4 , empat puncak utama dalam tepung kacang-kacangan CP1 diidentifikasi dengan waktu retensi yang sesuai: C16:0 dengan waktu retensi 14,043 menit, C18:0 dengan waktu retensi 16,261 menit, C18:1 dengan waktu retensi 16,007 menit dan C18:2 dengan waktu retensi 15,946 menit. Komposisi dihitung sebagai persentase area metil ester. Komposisi asam lemak dengan rasio area puncak yang sesuai dari tepung kacang-kacangan yang dianalisis diberikan dalam Tabel 3. Kromatografi masing-masing dapat ditemukan pada Gambar S12–S19 . Senyawa utamanya adalah asam lemak tak jenuh seperti asam oleat (C18:1 ω9) dan linoleat (C18:2 ω6) diikuti oleh SFA seperti asam palmitat (C16:0) dan stearat (C18:0). Kandungan asam linolenat (C18:3) berada di bawah batas deteksi metode GC–MS yang digunakan.
Karena kandungan lemak rendah dalam CP3, pemisahan antara C18:1 dan C18:2 tidak memungkinkan dengan GC; dengan demikian, nilai yang diberikan dalam Tabel 3 merupakan jumlah keduanya. Kadar asam palmitat yang tinggi ditemukan dalam CP3 (39,3%) dan FB2 (27,5%). Persentase asam stearat (asam oktadekanoat atau C18:0) lebih homogen di antara semua sampel. Kadar MUFA yang dianalisis (asam oleat atau asam 9-( Z )-oktadekanoat atau C18:1, ω9) berkisar antara 7,01% hingga 68,9%. Asam oleat khususnya tinggi dalam SI (68,9%) dan CP1 (58,8%) tetapi sangat rendah dalam PEA1 (7,01%). Sebaliknya, PUFA khususnya tinggi dalam PEA1 (80,4). Asam linoleat (9,12-( Z,Z )-oktadekadienoat atau C18:2, ω6) diidentifikasi sebagai PUFA yang sangat melimpah di sebagian besar kacang-kacangan yang dianalisis (Fanali et al. 2011 ; Follegatti-Romero et al. 2009 ; Maurer et al. 2012 ).
Seperti yang diilustrasikan pada Gambar 5 , ion-ion khas berhasil diidentifikasi dalam spektrum massa tepung kacang-kacangan (CP1). Spektrum massa menunjukkan pola fragmentasi, dengan ion yang paling melimpah (kelimpahan 100%) adalah ion basa (Chiu dan Kuo 2020 ). Spektrum massa dapat digunakan sebagai dasar untuk memperkirakan senyawa pada waktu retensi tertentu jika dibandingkan dengan spektrum massa data pustaka MS (Nicolescu 2017 ). Puncak awal yang diamati dalam kromatogram GC–MS (Gambar 4 ), dengan waktu retensi 14,043 menit, diidentifikasi sebagai metil ester asam palmitat (C 17 H 34 O 2 ). Spektrum massa puncak ini disajikan dalam Gambar 5a , yang menampilkan puncak ion molekul (M + ) pada berat molekul mz −1 = 270, diikuti oleh puncak fragmentasi pada mz −1 = 227, 171, 143, 129, 111 dan 74.Puncak kedua dalam kromatogram (Gambar 4 ) dengan waktu retensi 15,946 menit berhubungan dengan metil ester asam linoleat (C19H34O2 ) . Spektrum massa disediakan dalam Gambar 5b dan menampilkan puncak ion molekuler pada mz −1 = 294, 263, 220, 178, 150, 135, 109, 67 dan 55. Lebih jauh, puncak ketiga dan keempat, dengan waktu retensi 16,007 dan 16,261 menit (Gambar 4 ) , masing – masing, diidentifikasi sebagai metil ester asam oleat (C19H36O2 ) dan metil ester asam stearat ( C19H38O2 ) . Spektrum massa disajikan dalam Gambar 5c , menampilkan puncak ion molekul pada mz −1 = 296, 264, 222, 180, 137 dan 55 untuk metil ester asam oleat dan pada mz −1 = 298, 255, 199, 143, 111 dan 74 untuk metil ester asam stearat pada Gambar 5d .
3.5 Komposisi Gizi, Kandungan Mineral, TPC dan YI
Nilai tertinggi YI (DI1925) diamati pada CP1, CP2 dan PEA2 dengan kandungan protein masing-masing 49,4 ± 0,7, 52,2 ± 0,7 dan 44,9 ± 0,2%. YI terendah diamati pada FB1, FB2 dan LEN masing-masing 22,4 ± 0,1, 31,2 ± 0,1 dan 31,2 ± 0,6%. Berdasarkan simpangan baku tertinggi YI ±0,7 (Tabel S4 ), analisis statistik menunjukkan bahwa perbedaan antara indeks kuning di atas 8 signifikan secara statistik pada tingkat kepercayaan 99%.
Perbedaan warna kuning tepung kacang-kacangan juga dapat dikaitkan dengan berbagai faktor komposisi gizi, misalnya, kandungan protein, kandungan lemak, dan kandungan serat. Selain tirosin dan triptofan, asam amino lain dalam protein tidak berkontribusi terhadap warna kuning. Jika warna kuning berasal dari kandungan protein, tepung dengan kandungan protein terendah seharusnya menunjukkan YI yang lebih rendah, yang tidak diamati. Demikian pula kandungan lemak dan kandungan serat tepung tidak berkorelasi dengan hasil yang diamati dalam YI.
Di antara unsur makro dan unsur mikro, hanya Fe yang hadir dalam konsentrasi yang cukup untuk berkontribusi pada YI melalui pembentukan kompleks Fe berwarna pekat dengan senyawa polifenol, misalnya flavonoid. Unsur alkali dan alkali tanah Na, K, Mg dan Ca tidak mampu membentuk kompleks berwarna pekat dengan senyawa lain dalam tepung. Konsentrasi Cu dan Mn terlalu rendah untuk memberikan kontribusi yang signifikan pada YI. Oleh karena itu, satu-satunya penjelasan yang mungkin untuk variasi dalam YI adalah keberadaan polifenol berwarna dan Fe.
TPC menunjukkan variabilitas yang besar pada berbagai tepung protein dan juga bergantung pada sumber dan wilayah budidaya (Amarowicz dan Pegg 2008 ). Di antara berbagai senyawa fenolik yang diketahui, kacang-kacangan terutama mengandung asam fenolik, flavonoid, dan tanin terkondensasi (Amarowicz dan Pegg 2008 ). Senyawa-senyawa ini terdistribusi secara berbeda pada kulit biji (terutama flavonoid) dan pada kotiledon (terutama nonflavonoid seperti asam hidroksisinamat dan asam hidroksibenzoat) (Shahidi dan Ambigaipalan 2015 ). TPC yang dilaporkan pada berbagai tepung protein disajikan pada Gambar 6. TPC pada LEN dalam penelitian ini adalah 0,81 mg GAE g −1 , yang berada dalam kisaran yang dilaporkan oleh Levent et al . Tabel S2 menunjukkan bahwa TPC dari berbagai tepung CP1, CP2 dan CP3 dan kultivar PEA1 dan PEA2 berkisar dari 0,72 hingga 1,76 mg GAE g -1 dan 2,20–4,13 mg GAE g -1 , masing-masing. Perubahan senyawa fenolik kultivar FB1 dan FB2 bervariasi antara 1,01 dan 2,21 mg GAE g -1 . Perbedaan TPH antara PEA2 dan LEN dan CP3 secara statistik signifikan pada tingkat kepercayaan 99%. Dalam kasus tepung buncis, kacang polong dan kacang faba, sangat sulit untuk membandingkan hasil yang diperoleh dengan penulis lain karena sumber kultivar, metode ekstraksi, penentuan dan perhitungan hasil tanaman yang berbeda yang digunakan oleh mereka. Kandungan TPC yang rendah pada tepung SI sebesar 1,96 mg GAE g −1 berada pada kisaran hasil yang diperoleh oleh Singanusong dan Jiamyangyuen ( 2020 ).
Hasil signifikan dari analisis warna dengan mengukur reflektansi difus menunjukkan bahwa PEA2 adalah yang paling gelap, sedangkan FB1 adalah yang paling terang dari semua legum. Nilai-nilai ini ditunjukkan pada Tabel S3 . Distribusi indeks kekuningan Y(D1925) dan Y(DIN6167)(65) ditunjukkan . Parameter CIELab diberikan pada Tabel 4 .
Beberapa faktor berkontribusi terhadap perkembangan warna pada tepung kacang-kacangan. Sebagian besar senyawa fenolik terlarut, misalnya flavonoid, menunjukkan warna kuning; dengan demikian, kandungan total fenolik terlarut seharusnya berkorelasi dengan warna kuning yang diamati. Analisis hasil menunjukkan bahwa perbedaan kandungan TPC antara tepung kacang-kacangan tidak cukup untuk menjelaskan hasil YI yang diamati (Gambar S20 ).
Hasil serupa diperoleh dengan menganalisis kandungan Fe dalam tepung (Gambar S21 ). Namun, dengan menggabungkan TPC dan kandungan Fe sebagai sumber warna kuning yang mungkin dalam bentuk faktor warna gabungan, korelasi antara faktor warna dan YI dapat diamati (Gambar 8 ). Faktor warna dihitung dengan penambahan tertimbang TPC (mg 100 g −1 ) dan kandungan Fe (mg 100 g −1 ) menurut Persamaan ( 12 ):
Melalui kombinasi tertimbang antara kandungan TPC dan Fe sebagai sumber utama warna kekuningan, diperoleh hubungan umum untuk menjelaskan warna kekuningan pada tepung kacang-kacangan yang berbeda.
4 Kesimpulan
Untuk pengayaan produk makanan, komposisi proksimat dan kandungan mineral tepung kacang-kacangan merupakan sifat dasar untuk menilai nilai gizinya. Warna kuning tepung kacang-kacangan tertentu dapat menimbulkan keterbatasan dalam pemanfaatannya, khususnya dalam produksi produk berwarna putih dan lembut. Dalam penelitian ini, tepung kacang-kacangan yang diperkaya protein dari sacha inchi, kacang polong, kacang faba, buncis, dan lentil dianalisis untuk mengetahui komposisi proksimatnya. Indeks kekuningan terendah Y(D1925) ditemukan pada kacang faba (FB1), sedangkan YI tertinggi ditemukan pada tepung kacang arab (CP1 dan CP2). Kandungan protein, lemak, dan serat makanan pada berbagai tepung tidak berkorelasi dengan variasi kekuningan yang diamati. Korelasi antara YI dan kandungan total fenolik terlarut dan kandungan Fe dapat ditetapkan. Hal ini menunjukkan bahwa flavonoid berwarna kuning terlarut dan keberadaan Fe-hidroksida merupakan dua faktor utama, yang keduanya berkontribusi terhadap perkembangan warna kuning.
Warna tepung kacang-kacangan juga bergantung pada kondisi tertentu selama pemrosesan, perlakuan termal, dan penyimpanan, yang merupakan keterbatasan penelitian ini. Selain itu, varietas tanaman dan kondisi pertumbuhan, misalnya, kualitas tanah dan iklim, serta waktu panen akan memengaruhi perkembangan warna. Perbandingan berbagai varietas dan kondisi pertumbuhan serta pengaruh langkah-langkah pemrosesan terhadap perkembangan warna kuning harus dibahas dalam penelitian mendatang.
Peningkatan lebih lanjut dalam pemahaman tentang kekuningan dapat diharapkan dengan menyertakan senyawa polifenol yang tidak larut, yang mungkin juga berkontribusi terhadap pembentukan warna kuning-coklat.
Leave a Reply