ABSTRAK
Jus semangka (WJ) tidak banyak dikonsumsi secara komersial di sebagian besar negara karena perubahan sifat sensorisnya setelah perlakuan termal, meskipun warnanya menarik dan kandungan likopennya tinggi. Untuk mengungkap pengaruh panas pada WJ, dilakukan analisis sifat sensoris, senyawa aroma, asam amino, asam lemak, hidroksimetil furfural (HMF), kandungan likopen, dan beban mikrobiologi. Di antaranya, HMF-(-0,576), leusin-(0,500), likopen-(0,539), nonenal-(0,524), dan nonadienol-(0,506) yang berkorelasi dengan aroma dan/atau skor penerimaan keseluruhan yang diperoleh selama evaluasi sensoris. Model matematika yang menggambarkan perubahan komponen jus semangka sebagai fungsi parameter pemrosesan termal dibuat dan divalidasi (kesalahan ≤ 8,7%). Kondisi pasteurisasi optimum ditetapkan pada suhu 84°C dan waktu 1 menit untuk memperoleh WJ (daya tarik: 0,844), yang memiliki daya terima lebih tinggi, aroma lebih baik, dan reduksi mikroba yang cukup. Konsentrasi nonenal, heksanal, dan 6-metil-5-hepten-2-on, 2-decenal menurun dengan meningkatnya suhu dan durasi pasteurisasi, tidak seperti dimetil disulfida. Variasi konsentrasi 6-metil-5-hepten-2-on dan 2-decenal sebagai fungsi dari kondisi perlakuan termal menunjukkan tren yang serupa. Konsentrasi leusin dipengaruhi lebih besar oleh waktu pemrosesan dibandingkan dengan suhu. Pembentukan HMF dalam WJ lebih menonjol dibandingkan dengan waktu pasteurisasi. Selain itu, peningkatan kondisi pasteurisasi menyebabkan perubahan yang tidak menguntungkan pada semua atribut sensori, yang kontras dengan efeknya pada kadar HMF dan asam linolenat.

1 Pendahuluan
Jus semangka ( Citrullus lanatus ) (WJ) memiliki potensi besar karena warnanya yang menarik dan kandungan senyawa bioaktif seperti likopen, vitamin, dan asam amino; sebaliknya, jus ini dapat mengalami perubahan aroma yang tidak diinginkan setelah perlakuan termal. Off-flavor yang disebabkan oleh panas dalam WJ terutama muncul dari pembentukan aldehida, alkohol, dan senyawa yang mengandung sulfur selama pemrosesan termal. ( E )-2-heptenal, dekanal, oktanol, diisopropil disulfida, heksanol, ( E )-2-decenal, dan ( E )-2-oktenol diidentifikasi sebagai senyawa aroma off-flavor dalam WJ yang diolah secara termal (Yang, Yang, et al. 2020a , 2020b ). Meskipun beberapa proses non-termal telah terbukti menjadi solusi untuk perubahan yang disebabkan oleh perlakuan panas, perlu waktu bagi proses-proses ini untuk diterapkan pada skala industri. Telah dilaporkan bahwa aplikasi sinar UV berdenyut, yang termasuk dalam perawatan non-termal yang baru-baru ini diterapkan pada WJ, memberikan pengurangan mikroba yang cukup (Pratap-Singh dan Mandal 2024 ), sementara aplikasi ozon dapat memberikan pengurangan 3-log dalam jus buah yang tidak dijernihkan (Lee et al. 2022 ). Selain itu, ketika efek medan listrik berdenyut, pemrosesan tekanan tinggi, dan perawatan termal, yang memastikan inaktivasi mikroba yang memadai, pada senyawa volatil dalam WJ dievaluasi, telah dilaporkan bahwa WJ yang dirawat secara termal adalah sampel yang paling mirip dengan kontrol (Aganovic et al. 2017 ). Heksanal, nonanal, dan ( E )-2-nonenal dianggap sebagai senyawa aroma utama di antara 47 senyawa yang dilaporkan dalam WJ melalui penguapan rasa berbantuan pelarut (SAFE) dan mikroekstraksi fase padat (SPME) yang dikombinasikan dengan kromatografi gas-olfaktometri-spektrometri massa (GC-O-MS) (Liu et al. 2018 ), sedangkan senyawa utama yang terkait dengan off-flavor dalam WJ yang diolah secara termal meliputi asetofenon, dekanal, dan ( E )-2-decenal (Yang, Liu, et al. 2020 ). Karena ambang deteksi aromanya rendah, aldehida C6 dan C9 memengaruhi aroma jus secara keseluruhan secara signifikan (Liu et al. 2018 ). Informasi yang diperlukan untuk memantau pelepasan aroma dalam sistem pangan akan diberikan melalui pemahaman tentang faktor matriks yang dapat memengaruhi pelepasan senyawa aroma (Schober dan Peterson 2004 ) atau pembentukan/degradasinya. Dari sudut pandang ini, sangat penting untuk mengevaluasi efek faktor internal seperti likopen, asam lemak, asam amino, aktivitas enzim, dan kandungan gula, serta faktor eksternal seperti suhu selama perawatan.

Dampak perlakuan termal terhadap aroma WJ tidak diteliti secara menyeluruh, dan tidak pula berkorelasi dengan variasi konsentrasi senyawa aroma/pendahulu aroma. Penelitian ini bertujuan untuk mengungkap dan memodelkan pengaruh waktu dan suhu perlakuan termal terhadap aroma dan senyawa terpilih yang diidentifikasi sebagai pendahulu aroma potensial. Lebih jauh, kondisi perlakuan termal dioptimalkan untuk memperoleh WJ yang lebih disukai dalam hal aroma/kualitas sensorik, yang mengatasi tantangan utama yang terkait dengan produk WJ yang dipasteurisasi.

2 Bahan dan Metode
2.1 Bahan
Semangka ( Starburst cv.) dibudidayakan secara seragam pada tingkat kematangan yang sama dari wilayah Çukurova, Adana, Turki, pada tahun 2021. Buah yang digunakan dalam penelitian ini memiliki warna dan ukuran yang hampir sama, dan diolah menjadi nektar segera setelah dipanen.

2.2 Metode
2.2.1 Produksi WJ
Semangka dicuci, dan bijinya dibuang setelah daging buah dipisahkan dari kulitnya. Daging buah dihancurkan dengan menggunakan blender (Waring Commercial Blender, AS), diayak melalui saringan dengan diameter pori 0,5 mm, dan diolah hingga mencapai nilai pH tertentu (3,9) yang sesuai untuk pasteurisasi dengan menambahkan asam sitrat food grade. Tahapan produksi dirinci dalam File S1 .

2.2.2 Perlakuan Termal
Pasteurisasi WJ dilakukan menggunakan sistem pasteurisasi kontinyu (File S2 ) yang mencakup pengaduk magnetik, pompa peristaltik, penukar panas baja tahan karat, dan ruang pendingin (Agcam et al. 2014 ).

2.2.3 Desain Eksperimen
Suhu dan waktu yang diperlukan untuk menyebabkan perubahan paling sedikit dalam karakteristik kualitas ditentukan melalui studi optimasi. Analisis dalam lingkup studi diterapkan pada sampel yang diperoleh dari desain uji coba ini, dan model matematika diperoleh dari hasilnya. Kecukupan model diperiksa dalam hal nilai R 2 , R 2 yang disesuaikan , dan R 2 yang diprediksi , serta tidak ada nilai ketidaksesuaian yang signifikan. Saat menentukan parameter perlakuan panas yang diterapkan dalam studi optimasi dengan menggunakan perangkat lunak Design Expert (versi 10.0; Stat-Ease Inc., Minneapolis, AS), variabel independen, suhu dan interval waktu, ditentukan menjadi 60 ° C–98 ° C dan 1–30 menit, yang mencakup aplikasi suhu rendah-waktu lama (LTLT) dan suhu tinggi-waktu singkat (HTST), masing-masing. Rinciannya diberikan dalam File S1 , dan 17 kombinasi suhu–waktu yang berbeda dari perlakuan termal yang diterapkan dengan 5 faktorial sentral dan 2 replikasi aksial diberikan dalam File S3 .

2.2.4 Validasi
Studi validasi model matematika yang dibuat dengan metode optimasi dilakukan dengan menerapkan kondisi optimum pada WJ dan menentukan sifat kualitas produk akhir. Hasil eksperimen dan nilai yang diestimasikan oleh model dibandingkan. Tingkat kesalahan dihitung dengan menggunakan persamaan berikut (Persamaan 1 ):

Dalam persamaan ini, X a mendefinisikan nilai aktual, sedangkan X t adalah nilai prediksi. Ketika tingkat kesalahan < 10%, model yang diperoleh diterima sebagai model yang berhasil dalam estimasi (Dündar et al. 2019 ).

2.2.5 Analisis
Semua metode analisis yang diterapkan diulang setidaknya tiga kali.

2.2.5.1 Pengujian Umum
pH WJ ditentukan menggunakan pH meter dengan elektroda kaca (Mettler Toledo, AS). Sepuluh mililiter WJ dititrasi dengan 0,1 N NaOH (Merck, Jerman) hingga pH 8,1. Hasilnya dihitung dalam gram asam sitrat per 100 mL berat segar. Bahan kering terlarut diukur dengan refraktometer portabel (Kyoto Electronics RA-130, Jepang) pada suhu 20°C. Hasilnya dinyatakan dalam °Brix (Cemeroğlu 2007 ). Kromatogram yang diperoleh dari analisis HPLC dan GC diberikan dalam File S4 .

2.2.5.2 Komposisi Asam Amino Bebas
Analisis asam amino dari sampel WJ dilakukan menggunakan kromatografi cair tekanan tinggi (HPLC) (Shimadzu, LC-20AT, Jepang) dengan modifikasi pada metode yang diterapkan oleh Sherovski et al. Untuk analisis asam amino, 5 mL sampel disentrifugasi dengan pencampuran setelah penambahan 1% HCl dan dilewatkan melalui penyaring kertas. Jumlah yang sama dari Na2CO3 ( 0,4 M , pH = 9, Merck, Jerman) dan dansil klorida (20 mg/L aseton (b/v), Sigma, Jerman) ditambahkan ke ekstrak, yang kemudian dijaga pada suhu 70°C sambil diaduk selama 1 jam. Setelah melewati penyaring PTFE (0,45 μm, Millipore, Jerman), larutan disuntikkan ke dalam instrumen HPLC. Laju aliran ditentukan dengan elusi gradien 1 mL/menit, dan suhu kolom adalah 30°C. Fase gerak adalah 10 mM natrium asetat (dilarutkan dalam 5% asetonitril, pH = 6,3; Merck, Jerman) dan asetonitril.

2.2.5.3 Komposisi Asam Lemak
Untuk menentukan komposisi asam lemak, ekstraksi minyak dilakukan dari sampel, dan setelah metil ester asam lemak terbentuk, analisis dilakukan melalui instrumen Agilent GC–MS/MS (7890B GC-7010B MS) dengan autosampler (Gerstel, Jerman) yang dilengkapi dengan detektor ionisasi nyala dan kolom kapiler Agilent J&W DB-WAX (60 m × 0,25 μm × 0,25 μm) (Garde-Cerdán et al. 2007 ). Sampel dipusarkan dengan menambahkan n-heksana dan KOH metanol 2 N (Merck, Jerman) untuk mengekstrak minyak. Setelah menunggu pemisahan fase yang jelas, fase atas yang mengandung metil ester dihilangkan dengan bantuan injektor (1 μL) dan disuntikkan ke dalam kromatografi gas (AOCS, 1989 ). Garde-Cerdán et al. ( 2007 ) menerapkan kondisi kromatografi dalam analisis. Suhu oven dipertahankan pada 50°C selama 1 menit, kemudian ditingkatkan menjadi 200°C pada 25°C/menit, dan setelah menunggu selama 10 menit, suhu ditingkatkan menjadi 230°C pada 3°C/menit dan dipertahankan pada suhu ini selama 18 menit. Suhu injektor dan detektor ditetapkan pada 250°C dan 300°C. Jumlah sampel ditentukan sebagai 1 μL, laju aliran gas pembawa (helium) ditentukan sebagai 1 mL/menit, dan rasio split ditentukan sebagai 1:40. Asam lemak diidentifikasi dengan membandingkan waktu retensi metil ester asam lemak (FAME) dengan campuran FAME standar yang terdiri dari 37 komponen.

2.2.5.4 Likopen
Untuk analisis likopen dari sampel, metode HPLC yang disarankan oleh Melendez-Martnez et al. ( 2007 ) digunakan. Pertama, sampel 2 g dicampur dengan 25 mL pelarut ekstraksi (heksana/aseton/metanol, rasio 50/25/25 (v/v/v), 0,1% BHT (b/v)). Campuran diaduk secara menyeluruh dan kemudian disentrifugasi (6000 rpm, 10 menit, 4°C). Supernatan yang jernih dikumpulkan dan dicuci empat kali dengan 15 mL air suling. Selanjutnya, saponifikasi dilakukan dengan menambahkan 15 mL KOH 10% (b/v) dan diinkubasi di bawah gas nitrogen selama 1 jam. Reaksi saponifikasi dihentikan dengan menambahkan 10% NaCl (b/v). Campuran dicuci lagi empat kali dengan 15 mL air suling. Fase heksana diuapkan menggunakan rotary evaporator pada suhu 35°C. Residu dilarutkan dalam 2 mL larutan aseton/metanol (rasio 1/2 (v/v), yang mengandung 0,1% BHT (b/v)). Larutan dilewatkan melalui filter PTFE (0,45 μm, Millipore, Jerman), dan disuntikkan ke dalam perangkat HPLC (Shimadzu, Jepang). MeOH (A) dan MTBE (B) (MTBE dan MeOH yang mengandung 0,1% BHT (b/v); Merck, Jerman) digunakan untuk membentuk fase mobil pada laju alir 1 mL/menit (aliran gradien) dalam kolom ProntoSIL (Bischoff Chromatography, Jerman) C30 pada suhu 20°C. Volume injeksi ditetapkan sebesar 50 μL, dan waktu elusi adalah 65 menit. Kurva kalibrasi yang disiapkan dengan bantuan zat standar bersertifikat digunakan untuk menghitung ekuivalen konsentrasi dari area puncak yang terdeteksi.

2.2.5.5 Hidroksimetil Furfural
Penentuan hidroksimetil furfural (HMF) dan furfural dalam sampel WJ dilakukan menggunakan HPLC (Gökmen dan Acar 1999 ). Prosedur HPLC dilakukan menurut metode Ağçam dan Akyıldız ( 2014 ). Kondisi kromatografi adalah sebagai berikut: elusi isokratik dengan fase mobil yang terdiri dari metanol/air/asam asetat (20/79/1, v/v/v), laju alir 0,5 mL/menit, volume injeksi 20 μL, dan total waktu elusi 15 menit. Kolom C18 (ACE, 5 μm 250 × 4,6 mm) pada 30°C dan detektor fotodioda (PDA) pada 285 nm digunakan. Identifikasi HMF didasarkan pada waktu retensi dan spektrum UV dari senyawa standar yang disuntikkan. Hasilnya dinyatakan dalam mikrogram per liter (μg/L).

2.2.5.6 Senyawa Aroma
Senyawa aroma, yang dilaporkan bertanggung jawab atas off-flavor dalam WJ, dapat diekstraksi semakin cepat melalui metode mikroemulsi fase padat (SPME) dibandingkan dengan metode ekstraksi aroma cair-cair (SPE) dan ekstraksi aroma berbantuan pelarut (SAFE) (Yang, Yang, et al. 2020a , 2020b ; Zhou et al. 2018 ). Oleh karena itu, metode SPME diterapkan dalam penelitian ini. Senyawa aroma WJ (10 mL) dalam ruang kepala vial 20 mL diekstraksi menggunakan serat divinilbenzena/karboksilat/polidimetilsiloksan (1 cm–50/30 μm). 2-Metil-3-heptanon (0,816 μg/μL; Sigma, Jerman) digunakan sebagai standar internal dan ditambahkan ke WJ sebelum ekstraksi. Setelah keadaan kesetimbangan tercapai dengan menunggu selama 15 menit pada suhu 60°C, serat perangkat SPME diposisikan 1 cm di atas permukaan cairan selama 30 menit. Kromatografi gas (GC: Agilent 7890B—flame ionization detector (FID)) dan kolom DB-WAX polar (60 m × 0,25 mm × 0,25 μm; J&W Scientific-Folsom, AS) digunakan untuk kuantifikasi senyawa aroma. Suhu injeksi adalah 250°C, suhu kolom dinaikkan pada suhu 40°C selama 4 menit, suhu dinaikkan sebesar 3°C/menit menjadi 90°C, dan suhu dinaikkan sebesar 4°C/menit menjadi 130°C. Setelah menunggu pada suhu ini selama 4 menit, suhu dinaikkan sebesar 5°C/menit, setelah itu suhu dipertahankan konstan selama 8 menit. Gas pembawa adalah helium pada laju alir 1,2 mL/menit (Nuzzi et al. 2008 ). Untuk diagnosis zat aroma, spektrometer massa Brand (MS, Agilent 7010B) yang dihubungkan ke kromatografi gas tertentu digunakan. Energi ionisasi spektrometer massa dijaga pada 70 eV, suhu sumber ion adalah 230°C, suhu kuadrupol dijaga pada 120°C, dan pemindaian dilakukan antara 30 dan 600 massa/muatan (m/e). Diagnosis puncak dilakukan dengan membandingkan spektrum massa dengan massa/muatan dalam memori komputer (NIST 14.0) (File S5 ).

2.2.5.7 Analisis Sensorik
Sifat sensoris WJ yang didinginkan terlebih dahulu (pada suhu 4°C) dalam hal rasa, aroma, warna, penerimaan keseluruhan, dan karakteristik aroma dievaluasi (Lawless dan Heymann 2010 ). Untuk evaluasi sensoris sampel, metode skala grafis digunakan untuk setiap fitur (File S6 ). Panelis dihasilkan oleh 15 panelis berpengalaman (7 perempuan, 8 laki-laki) di Laboratorium Analisis Sensoris Departemen Teknik Pangan Universitas Çukurova (Adana, Turki). Panelis dipilih berdasarkan ketersediaan, minat, dan pengalaman dalam analisis sensoris. Sebelum evaluasi sensoris, panelis diberikan referensi aroma standar yang mewakili deskriptor utama WJ (mentimun, rumput, buah, bunga, berlemak, matang, dan hijau). Sampel berada dalam gelas bening yang diberi label kode numerik 3 digit yang ditetapkan secara acak. Panelis pertama-tama melakukan evaluasi peringkat aroma sampel menggunakan skala garis terstruktur 10 cm. Tujuh deskriptor aroma yang digunakan untuk setiap sampel adalah sebagai berikut: mentimun, rumput, buah, bunga, berlemak, matang, dan hijau. Sebelum analisis, jumlah WJ yang sama yang diolah dalam kondisi yang sama (pengulangan) dicampur untuk mengurangi jumlah sampel, untuk meningkatkan kemudahan analisis sensorik bagi panelis, dan untuk meningkatkan keandalan hasil.

2.2.5.8 Analisis Statistik
Hasil analisis kualitas dilakukan analisis varians menggunakan perangkat lunak SPSS 20.0 (Chicago, IL, AS), dan perbedaan signifikan ditentukan menurut analisis varians (ANOVA) yang diikuti oleh uji perbandingan berganda Duncan. Perangkat lunak Design-Expert (Stat-Ease, AS) digunakan untuk melakukan analisis statistik dan mengembangkan model matematika dalam studi optimasi. Korelasi antara skor “aroma” dan “penerimaan keseluruhan” dan senyawa dalam WJ ditentukan dengan menerapkan uji korelasi Pearson ( p  < 0,05) dalam program paket yang sama.

3 Hasil dan Pembahasan
Hasil pH (3,81–3,97) dan keasaman yang dapat dititrasi (0,303%–0,474% asam sitrat) dari WJ diberikan dalam File S7 , dan rata-rata total kandungan bahan kering terlarut ditetapkan sebesar 8,64% ± 0,56%. Nilai pH dari semua sampel berada di bawah 4,5, yang mengonfirmasi kesesuaian pasteurisasi untuk WJ yang diproduksi dalam penelitian ini.

3.1 Senyawa Aroma
Sebanyak 38–41 senyawa aroma, sebagian besar aldehida selain alkohol dan ester, diamati dalam sampel yang diolah dalam kondisi yang berbeda (data tidak ditampilkan). Konsentrasi semua senyawa aroma tidak diberikan untuk menghindari penyimpangan dari tujuan penelitian karena zat volatil yang paling melimpah belum tentu merupakan penyumbang terpenting bagi aroma WJ. 6-metil-5-hepten-2-on (hijau, rumput), dekanal (sabun, kulit jeruk, lemak), diisopropil disulfida, dimetil sulfida (kubis, sulfur) dan ( E )-2-oktenol disebutkan sebagai senyawa aroma yang bertanggung jawab atas off-flavor, sedangkan ( E )-2-nonenal (mentimun), ( E , Z )-2,6-nonadienal, ( Z , Z )-3,6-nonadienal, ( Z )-6-nonen-1-ol, heksanal, ( E )-2-heksenal, nonanal, ( E )-2-nonenal, ( Z )-nonen-1-ol, ( E )-2-oktenal, 1-nonanol, dan ( Z )-3-nonen-1-ol terkait dengan aroma khas WJ (Aboshi et al. 2020 ; Yang, Yang, et al. al. 2020a , 2020b ). Di antara mereka, ( E )-2-nonenal, ( E , Z )-2,6-nonadienal, 2-decenal (lemak, jeruk), dimetil disulfida (dimasak, kentang, bawang, kubis, busuk), heksanal, dan 6-metil-5-hepten-2-on diidentifikasi dan diukur dalam penelitian ini. Perubahan konsentrasi senyawa-senyawa ini sehubungan dengan kondisi perlakuan termal ditunjukkan pada Gambar 1 . Tidak ada korelasi signifikan yang terdeteksi antara senyawa aroma yang dilaporkan bertanggung jawab atas senyawa off-flavor dalam literatur dan skor aroma yang diperoleh dengan analisis sensorik.

Konsentrasi nonenal lebih besar pada WJ yang diberi perlakuan termal dalam waktu singkat, dan menurun seiring bertambahnya waktu. Namun, suhu tidak memiliki efek signifikan pada konsentrasi nonenal setelah perlakuan termal dalam waktu tertentu. Hasil serupa juga diperoleh untuk konsentrasi ( E , Z )-2,6-nonadienal dari WJ. Suhu tidak memiliki efek pada konsentrasi nonadienal setelah lebih dari ~18 menit. Di sisi lain, perlakuan termal yang lebih pendek dari 13 menit memiliki efek yang meningkat pada konsentrasi nonadienal. Di antara suhu dan interval waktu yang dipelajari, efek suhu pada konsentrasi heksanal lebih signifikan daripada efek waktu, tetapi pola perubahannya mirip dengan suhu nonenal.

Meskipun dimetil disulfida, 6-metil-5-hepten-2-on, dan 2-decenal terkait dengan off-flavor dari WJ, perubahan mereka sehubungan dengan suhu tidak serupa. Peningkatan umum utama yang diamati untuk kedua gen ini adalah pada kelompok perlakuan suhu tinggi (Gambar 2 ). Hasil yang diperoleh juga menunjukkan bahwa 2-decenal meningkat dengan meningkatnya suhu atau durasi pasteurisasi tetapi tidak dengan suhu atau durasi. ( E )-2-Decenal dapat digunakan sebagai penanda oksidasi dan dihasilkan oleh asam oleat (Antonis et al. 2004 ). Seperti dalam penelitian ini, dimetil disulfida diidentifikasi sebagai penyumbang off-note yang dimasak dominan untuk muskmelon/jus melon yang diproses secara termal. Meskipun beberapa penelitian telah melaporkan hubungan antara metionina dan pembentukan dimetil disulfida, tidak ada hubungan signifikan yang ditemukan dalam penelitian ini (Luo et al. 2018 ).

6-Metil-5-hepten-2-on (rasa tidak enak), nonanal, dan heksanal (rasa khas) juga merupakan senyawa volatil yang berasal dari oksidasi lipid, termasuk oksidasi auto dan enzimatik (Zhang et al. 2019 ). 6-Metil-5-hepten-2-on dapat berasal dari likopen atau nonsiklik-tetra-terpenoid lainnya (Lewinsohn et al. 2005 ). Namun, meskipun heksanal dipengaruhi oleh perlakuan panas, hal itu tidak berhubungan secara signifikan dengan hasil “aroma” yang diperoleh dalam analisis sensoris. Oleh karena itu, oksidasi lipid selama pemrosesan atau penyimpanan dapat menyebabkan perubahan yang diinginkan atau tidak diinginkan dalam aroma WJ. Perlakuan panas menyebabkan peningkatan konsentrasi ester, asam, dan keton dalam WJ, sementara konsentrasi aldehida menurun (Wang et al. 2018 ). Namun, hasil yang diperoleh dalam penelitian ini menunjukkan bahwa konsentrasi kedua senyawa aroma ini, yang terkait dengan karakteristik dan rasa tidak enak, menurun selama aplikasi termal jangka panjang. Oleh karena itu, hal ini mungkin terkait dengan inaktivasi enzim lipolitik, dan bukan pembentukan senyawa aroma terkait oksidasi, serta peningkatan hilangnya aroma.

3.2 Sifat Sensorik
Efek dari perlakuan termal yang diterapkan pada kualitas sensoris WJ dievaluasi, dan hasil yang diperoleh diberikan dalam Tabel 1 dan Gambar 1. Sampel yang diperlakukan pada 79°C selama 1 menit memiliki skor tertinggi untuk semua sifat lainnya, sedangkan aplikasi suhu-waktu tertinggi (95°C-27,7 menit) memiliki penerimaan keseluruhan terendah (Tabel 1 ). Uji pemeringkatan juga menunjukkan efek waktu perlakuan pada sifat sensoris (Gambar 1 ). Semua sifat sensoris WJ yang dievaluasi menurun dengan meningkatnya durasi atau suhu. Kecenderungan perubahan bahan aroma sangat konsisten dengan nonenal, nonadien-1-ol, heksanal, dan ( E , Z )-3,6-nonadien-1-ol, yang merupakan beberapa senyawa aroma yang bertanggung jawab atas aroma khas WJ. Namun, ( E )-2-decenal dan dimetil disulfida tidak sepenuhnya membalikkan perubahan aroma dengan meningkatnya kondisi perlakuan termal (Gambar 2 ). Diketahui bahwa ekspektasi tentang bagaimana rasa makanan terjadi sering kali didasarkan pada warna makanan, khususnya warna merah, yang sering kali menunjukkan hubungan yang terus-menerus dengan rasa. Warna tidak diragukan lagi memengaruhi penilaian sensorik kita terhadap rasa keseluruhan dan, dengan demikian, preferensi makanan kita (Koch dan Koch 2003 ). Data analisis sensorik mengonfirmasi temuan ini di WJ (Gambar 1 ). Dalam studi lain, hasil analisis sensorik menunjukkan bahwa setelah pemrosesan termal, rasa seperti semangka berkurang dengan meningkatnya suhu, rasa tidak enak meningkat, dan warnanya juga sangat terpengaruh (Liu et al. 2019 ).

TABEL 1. Sifat sensoris dan karakteristik aroma jus semangka.

Catatan: Nilai rata-rata yang ditunjukkan dengan huruf superskrip yang berbeda (a–e) dalam kolom yang sama berbeda satu sama lain ( p  < 0,05). * Tidak ada perbedaan signifikan antara rata-rata ( p  > 0,05).

Setelah perlakuan panas, karakteristik aroma WJ (mentimun, rumput, buah, bunga, berlemak, matang, dan kehijauan) juga dievaluasi melalui analisis sensoris (Tabel 1 ). Ditetapkan bahwa perlakuan panas memiliki efek signifikan secara statistik pada karakteristik selain aroma rumput dan kehijauan, yang dapat disebabkan oleh heksanal ( p  < 0,05). Perubahan terbesar terjadi pada aroma “bunga” dan “buah”. Oleh karena itu, perubahan konsentrasi heksanal, yang terjadi dengan perlakuan panas, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 1 , tidak ditentukan melalui analisis sensoris. WJ (79°C, 1 menit), yang menerima skor tertinggi dalam hal semua sifat sensoris yang dievaluasi, termasuk aroma, adalah sampel dengan persentase tertinggi dari bau mentimun, buah, dan bunga, dan persentase terendah dari aroma matang dapat disebabkan oleh dimetil disulfida. Dilaporkan pula bahwa perlakuan panas tidak mengubah secara signifikan bahan kimia volatil utama dalam WJ (nonanal, ( E )-2-nonenal, ( E , Z )-2,6-nonadienal, 1-nonanol, ( Z )-3-nonen-1-ol, ( E , Z )-2,6-nonadien-1-ol, dan 6-methyl-5-hepten-2-one), serta dimetil sulfida dan metional meningkat dalam WJ yang diolah secara termal (Aboshi et al. 2020 ).

3.3 Kondisi Optimal
Untuk studi optimasi, analisis asam amino, asam lemak, HMF, likopen, aroma, sensorik, dan mikrobiologi diterapkan pada sampel yang diolah secara termal. Menyertakan semua senyawa aroma yang ditentukan dalam optimasi tidaklah memungkinkan, dan hasil optimasi tidak akan dapat diandalkan dalam kasus ini. Selain itu, penyertaan zat aroma yang tidak dapat ditentukan terkait dengan sifat sensorik dalam optimasi tidak sesuai untuk tujuan studi optimasi yang dilakukan untuk meningkatkan sifat sensorik. Oleh karena itu, hasil yang diperoleh dikenakan uji korelasi Pearson, dan karakteristik kualitas yang menunjukkan hubungan positif/negatif yang signifikan dengan “aroma” dan/atau “kesan umum”, parameter analisis sensorik, dimasukkan dalam studi optimasi sebagai kondisi kendala (Tabel 2 ).

TABEL 2. Kendala dan tingkat kepentingan kendala studi optimasi.

Catatan: T, suhu (°C); t , waktu (menit). *, **, *** dan **** signifikan secara statistik.

Faktor kualitas yang ditemukan penting dalam kaitannya dengan aroma adalah HMF (−0,576), leusin (0,500), likopen (0,539), nonenal (0,524), dan nonadienol (0,506). Asam linolenat berkorelasi dengan penerimaan keseluruhan (−0,483). Tingkat kepentingan konstriksi ditentukan dengan mempertimbangkan hubungan dengan parameter “aroma” dan “penerimaan keseluruhan” (Tabel 2 ).

Asam linolenat dilaporkan sebagai asam lemak tak jenuh yang paling banyak ditemukan dalam semangka, meliputi 17,5% dari total kandungan asam lemak (Moussa et al. 2013 ), dan hasil yang diperoleh dalam penelitian ini menunjukkan bahwa kandungan asam linolenat (12,40–40,68 mA) dari WJ meningkat seiring waktu atau suhu hingga mencapai tingkat tertentu (Gambar 2 ). Kandungan asam linolenat tertinggi terdeteksi dalam WJ yang diolah pada suhu sekitar 95°C selama 20 menit.

Kandungan HMF (1,11–49,67 μg/L) dari WJ meningkat seiring waktu atau suhu, khususnya setelah pasteurisasi pada suhu lebih tinggi dari 80°C (Gambar 2 ). Korelasi signifikan antara HMF dan aroma dapat mengindikasikan bahwa perubahan rasa dihasilkan dari reaksi Maillard. Aldehida dapat dihasilkan melalui berbagai jalur, seperti oksidasi asam lemak tak jenuh, reaksi Maillard, degradasi Strecker, degradasi asam pahit, kondensasi aldol, oksidasi alkohol tinggi yang dikatalisis melanoid, dan autooksidasi sekunder aldehida (Baert et al. 2012 ). Selain itu, Maillard berlangsung dalam medium dengan rentang pH 4–7, sedangkan pH sampel yang digunakan dalam penelitian ini adalah 3,8. Oleh karena itu, bahkan jika kandungan HMF, senyawa yang dihasilkan selama reaksi Maillard, berkorelasi negatif dengan skor aroma sampel, dampak Maillard pada aroma dapat dikaitkan tidak hanya dengan pembentukan aldehida. Selain itu, penguraian aldehida melalui panas mungkin memiliki efek lebih besar pada aroma daripada pembentukan aldehida melalui reaksi Maillard.

Konsentrasi leusin dalam WJ menurun secara signifikan dengan meningkatnya durasi perlakuan panas (Gambar 2 ). Dilaporkan bahwa konsentrasi histidin dan asparagin dalam jus anggur menurun setelah pasteurisasi, sedangkan total kandungan asam amino bebas dan total asam lemak tidak berubah secara signifikan (Garde-Cerdán et al. 2007 ). Reaksi kolateral yang terjadi sepanjang proses produksi, di mana asam amino dan asam lemak tak jenuh terlibat, menyebabkan cacat sensoris. Ketika suhu produk meningkat, efek negatif ini menjadi lebih signifikan (Garde-Cerdán et al. 2007 ). Namun, efek suhu pada kandungan leusin WJ tidak jelas.

Kandungan likopen (4,98–12,12 mg/L) menurun seiring bertambahnya waktu perlakuan panas (Gambar 2 ). Di sisi lain, kandungan likopen menurun seiring meningkatnya suhu hingga mencapai ~80°C tetapi meningkat ketika suhu yang lebih tinggi diterapkan. Kandungan likopen dapat dipengaruhi oleh sejumlah faktor selama perlakuan panas, termasuk degradasi likopen, isomerisasi, dan ekstraksi likopen yang lebih efektif dari matriks. Pemanasan dapat memecah dinding sel dan melepaskan likopen tambahan dari matriks (Shi et al. 2008 ). Ketika hasilnya dievaluasi secara umum, faktor yang dominan adalah waktu di antara kondisi perlakuan untuk nonadienol, nonenal, dan leusin, sedangkan pengaruh suhu pada kandungan HMF, asam linolenat, dan likopen tampaknya lebih signifikan.

Kombinasi suhu-waktu yang disarankan oleh desain komposit sentral dari program Design-Expert dengan nilai-nilai yang diinginkan lebih tinggi dari 0,844 diberikan dalam Tabel 3. Mempertimbangkan bahwa nilai-nilai yang diinginkan dari kondisi-kondisi aplikasi perlakuan panas yang diusulkan saling berdekatan dan bahwa mereka membawa risiko terendah dalam hal mikrobiologi, kombinasi 84°C selama 1 menit dipilih sebagai kondisi perlakuan panas yang optimum. Ketika kondisi-kondisi optimum diterapkan sebagai kriteria pasteurisasi, kandungan HMF, asam linolenat, nonadienol, nonenal, aroma, likopen, dan leusin masing-masing adalah 9,605 mg/L, 20,604 mg/L, 2,584 μg/L, 6,36 μg/L, 6,19, 9,004 mg/L, dan 0,96 mg/L.

TABEL 3. Respons yang diperoleh dari studi optimasi dan keluaran validasi.

Catatan: Nilai yang dicetak tebal (solusi) adalah waktu dan suhu yang dipilih sebagai kondisi optimum dan nilai prediksi parameter kualitas.

3.4 Validasi
Kondisi pemrosesan optimum diterapkan pada model WJ untuk memvalidasi model yang diperoleh. Temuan yang diprediksi dan eksperimental diberikan dalam Tabel 3. Hasil penelitian menunjukkan bahwa nilai kesalahan berkisar antara 0,2% hingga 8,7% dapat dianggap dapat diterima karena tidak lebih besar dari 10% (Dündar et al. 2019 ). Hasilnya, kondisi perlakuan termal optimum dapat diterapkan, dan model yang diperoleh dapat digunakan dengan keyakinan tinggi untuk memprediksi kualitas WJ yang diolah secara termal.

4 Kesimpulan
Meskipun senyawa aroma WJ telah ditentukan dalam beberapa penelitian, optimalisasi perlakuan termal dengan memasukkan senyawa aroma karakteristik dan beberapa faktor kualitas yang relevan, prekursor aroma, dilakukan untuk pertama kalinya untuk meningkatkan kualitas WJ dari sudut pandang konsumen. Konsentrasi HMF, leusin, likopen, nonenal, dan nonadienol ditemukan berkorelasi dengan skor “aroma” yang diperoleh melalui analisis sensorik. Nonanal memiliki pengaruh tertinggi pada aroma WJ di antara senyawa aroma yang ditentukan. Sementara semua sifat sensorik (warna, rasa, aroma, penerimaan keseluruhan) dipengaruhi secara serupa oleh kondisi perlakuan panas, perubahan senyawa aroma (nonenal, nonadienal, heksanal, dimetil disulfida, 6-metil-5-hepten-on 2-decenal) karena perlakuan panas berbeda satu sama lain. Dengan meningkatnya suhu, bau mentimun, buah, bunga, dan hijau berkurang, sedangkan bau matang dan lemak meningkat secara signifikan. Keempat kombinasi suhu dan waktu yang berbeda ditentukan sebagai hasil dari studi optimasi dengan konsentrasi senyawa terkait “aroma”/”penerimaan keseluruhan” yang diprediksi ditemukan dalam WJ. Untuk menghilangkan masalah keamanan pangan, 84°C dan 1 menit dapat disarankan sebagai kriteria pasteurisasi untuk WJ (nilai yang diinginkan = 0,844). Kondisi optimum dapat diterapkan pada skala industri jika pengisian aseptik dengan wadah kedap cahaya dan kondisi penyimpanan yang sesuai lebih rendah dari 20°C dipastikan. Hasil yang diperoleh menunjukkan bahwa WJ yang diproduksi pada skala industri mungkin terlalu panas. Oleh karena itu, dimungkinkan untuk memproduksi WJ yang sangat disukai dengan menerapkan perlakuan termal intensitas rendah, tergantung pada evaluasi ulang masa simpan produk. Dalam studi mendatang, beberapa modifikasi dapat dilakukan dalam langkah-langkah produksi untuk menghilangkan efek senyawa yang ditentukan memiliki efek pada sifat sensoris WJ. Modifikasi ini, seperti perlakuan resin, dapat dirancang untuk secara selektif mendegradasi atau menghilangkan prekursor aroma dari matriks, dengan mempertimbangkan efek samping pada sifat kualitas. Dengan demikian, produksi WJ dapat meningkat, dan konsumsi semangka pun dapat meningkat.