POTENSI SEBAGAI PEWARNA ALAM
3. HASIL DAN PEMBAHASAN
3.1.2. Fotostabilitas karotenoid buah merah terhadap cahaya UV-C
Pola spekra absorbsi karotenoid Buah Merah menurun seiring bertambahnya waktu irradiasi, seperti ditampilkan Gambar 5. Penurunan serapan larutan ini menunjukkan bahwa karotenoid Buah Merah yang terlarut dalam aseton sudah mengalami degradasi akibat pengaruh iradiasi cahaya UV-C.
350 400 450 500 550 600 0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 A b so rb an si ( a. u ) Panjang Gelombang (nm)
Gambar 5. Perubahan pola spektra absorbsi pigmen karotenoid ekstrak kasar buah merah dalam pelarut aseton selama 10 jam iradiasi cahaya UV-C (pengukuran setiap 2 jam)
0 jam
10 jam
UJI FISIKA KIMIA STABILITAS PIGMEN KAROTENOID Biosains
Cahaya UV-C menyebabkan degradasi karotenoid Buah Merah dalam waktu yang lebih cepat dibandingkan dengan cahaya polikromatik. Laju degradasi sebesar 8,15% per 2 jam pada cahaya UV-C. Degradasi pigmen yang terjadi cepat ini dipengaruhi oleh cahaya UV-C yang memiliki energi besar, walaupun panjang gelombangnya pendek (Manggaprouw dkk., 2008). Wiles dan Carlsson (1987) melaporkan bahwa, panjang pendeknya gelombang cahaya yang diterima oleh suatu molekul merupakan salah satu faktor yang mempengaruhi kecepatan fotodegradasi. Fotodegradasi ini terjadi sebagai akibat perubahan kimiawi dari suatu senyawa atau molekul menjadi senyawa atau molekul yang lebih kecil atau sederhana, sebagai efek absorbsi foton, baik dari cahaya ultra-violet, cahaya tampak, atau pun sinar infra merah. Perubahan tersebut meliputi komposisi molekul, perubahan warna, pemutusan ikatan, dan pengaturan kembali atom-atom dalam suatu molekul (Wiles and Carlsson, 1987; Lagowski, 1997).
Degradasi pigmen yang disebabkan oleh cahaya disebut dengan fotodegradasi. Lampu UV-C memberikan pengaruh terhadap degradasi pigmen karotenoid Buah Merah, sehingga yang semula berwarna kuning oranye menjadi warna pucat atau bening, yang dikenal dengan fotoblanching pada sampel larutan karotenoid Buah Merah.
Pengamatan visual warna karotenoid Buah Merah pada ekstrak kasar Buah Merah Papua selama iradiasi dilakukan (Gambar 6) memperlihatkan warna kuning oranye yang berangsur-angsur hilang per dua jam pengamatan, sehingga pada jam ke 10 larutan karotenoid Buah Merah tidak berwarna kuning oranye lagi, artinya pigmen tersebut telah terdegradasi habis karena pengaruh sinar UV-C.
(a) (b)
Gambar 6. Perubahan warna pigmen karotenoid ekstrak kasar buah merah dalam pelarut aseton selama 10 jam iradiasi cahaya UV-C: (a) sebelum iradiasi dan (b) setelah iradiasi (pengukuran setiap 2 jam)
Penurunan puncak-puncak serapan selama iradiasi sinar UV-C ditampilkan pada Tabel 2. Dalam Tabel 2, terlihat bahwa proses pergeseran pita ke panjang gelombang yang lebih pendek (hipsokromik) terjadi pada jam ke 8 dan 10, yaitu dari panjang gelombang maksimum
477,07 nm bergeser ke pita panjang gelombang yang lebih pendek 476,02 nm dan 474,02 nm.
Tabel 2. Panjang gelombang serapan maksimum karotenoid buah merah selama 10 jam iradiasi menggunakan cahaya UV-C (pengukuran setiap 2 jam)
Waktu Iradiasi (jam) Panjang Gelombang Maksimum (nm) Absorbansi (a.u)
0 477,07 0,94 2 477,07 0,89 4 477,07 0,72 6 477,07 0,53 8 476,02 0,28 10 474,02 0,17
Perbandingan laju fotodegradasi pigmen karotenoid Buah Merah antara iradiasi cahaya polikromatik dan UV-C menunjukkan adanya kontradiksi pada waktu degradasi dan nilai laju degradasi. Pada iradiasi cahaya UV-C pigmen lebih cepat terdegradasi, namun memiliki laju degradasi lebih kecil dengan rasio (A-A0)/A0 adalah 8,15%, sedangkan iradiasi cahaya polikromatik menyebabkan degradasi pigmen yang lambat, namun memiliki laju degradasi lebih besar dengan rasio (A-A0)/A0 adalah 10,50%. Hal ini dipengaruhi oleh intensitas cahaya yang tidak sama, yaitu pada lampu polikromatik 80 Watt intensitas cahayanya adalah 1600 lux sedangkan lampu UV-C 15 Watt memiliki intensitas cahaya sebesar 100 lux. Selain itu, cahaya UV-C memiliki panjang gelombang yang lebih pendek, namun energinya lebih tinggi dari pada cahaya polikromatik.
3.2. Pengaruh suhu (Termostabilitas)
3.2.1. Termostabilitas karotenoid buah merah pada suhu 37 oC dan 50 oC
Penurunan serapan karotenoid Buah Merah pada dua variasi suhu pemanasan ini ternyata tidak menunjukkan perbedaan yang signifikan seperti ditunjukkan Gambar 7.
UJI FISIKA KIMIA STABILITAS PIGMEN KAROTENOID Biosains 350 400 450 500 550 600 0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 A b so rb an si ( a. u ) Panjang Gelombang (nm) 350 400 450 500 550 600 0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 A b so rb an si ( a. u ) Panjang Gelombang (nm) (a) (b)
Gambar 7. Perubahan pola spektra absorbsi pigmen karotenoid ekstrak kasar buah merah dalam pelarut aseton selama 10 jam pemanasan pada (a) suhu 37 oC dan (b) 50 oC (pengukuran setiap 2 jam)
Penurunan pola spektra serapan selama 10 jam pemanasan pada gambar di atas menunjukkan bahwa karotenoid Buah Merah bersifat lebih stabil pada kondisi suhu 37 oC dan 50 °C dengan penurunan absorbansi sebesar 4,33% dan 1,45%. Karotenoid memiliki sifat
yang cenderung stabil terhadap panas, sehingga tidak terdapat perubahan signifikan dalam degradasi karotenoid Buah Merah (Indriani dkk., 2005). Stabilitas karotenoid Buah Merah terhadap suhu juga ditunjukkan pada warna larutan yang tidak berubah signifikan dibandingkan warna larutan awal, sebagimana terlihat pada Gambar 8.
(a)
(b)
Gambar 8. Foto warna larutan karotenoid buah merah dalam pelarut aseton: (a) sebelum pemanasan dan (b) setelah pemanasan pada suhu 37 °°°°C dan 50 °°°°C selama 10 jam pemanasan (pengukuran setiap 2 jam)
Penurunan puncak-puncak serapan selama pemanasan pada suhu 37 oC dan 50
°C
ditampilkan pada Tabel 3. Dalam tabel tersebut terlihat bahwa pada suhu 37 oC proses pergeseran pita ke panjang gelombang yang lebih pendek (hipsokromik) terjadi pada jam ke 6 dan 8, yaitu dari panjang gelombang maksimum 477,07 nm bergeser ke pita panjang
10 jam
0 jam
10 jam
0 jam
gelombang yang lebih pendek 476,02 nm, kemudian pada jam ke 10 terjadi pergeseran pita secara batokromik, yaitu dari panjang gelombang 476,02 nm bergeser ke pita panjang gelombang yang lebih panjang yaitu 477,07 nm. Pada suhu 50 oC terjadi pergeseran
batokromik, yaitu dari panjang gelombang 476,02 nm ke panjang gelombang 477,07 nm, dan
pada jam ke 6 – 10 terjadi pergeseran hipsokromik dari panjang gelombang 477,07 ke panjang gelombang 476,02 nm. Limantara dkk. (2006) melaporkan bahwa mekanisme terjadinya pergeseran panjang gelombang hipsokromik dan batokromik mengindikasikan bahwa ada interaksi oksigen dengan logam pusat molekul pigmen.
Tabel 3. Panjang gelombang serapan maksimum karotenoid buah merah selama 10 jam pemanasan menggunakan waterbath pada suhu 37 oC dan 50 oC (pengukuran setiap 2 jam)
Suhu 37 oC Suhu 50 oC Waktu Pemanasan (jam) Pjg. Gelombang Maksimum (nm) Absorbansi (a.u) Pjg. Gelombang Maksimum (nm) Absorbansi (a.u) 0 477,07 0,94 477,07 0,94 2 477,07 0,99 476,02 0,95 4 477,07 0,99 477,07 0,94 6 476,02 1,02 476,02 0,96 8 476,02 1,03 476,02 0,98 10 477,07 1,07 476,02 1,02
Proses degradasi pigmen karotenoid Buah Merah yang terjadi pada iradiasi cahaya polikromatik (- -) cenderung lebih stabil dengan penurunan kinetika reaksi yang relatif lambat dibandingkan dengan iradiasi menggunakan sinar UV-C (- -) yang kinetika reaksi degradasinya cenderung lebih cepat, seperti ditunjukkan pada Gambar 9. Pemanasan pada suhu 37 oC (- -) dan 50 oC (- -) memberikan pengaruh degradasi pigmen karotenoid Buah Merah yang tidak signifikan, bahkan terlihat kinetika reaksinya mengalami kenaikan hingga pada jam ke 10, artinya pigmen Buah Merah ini sangat stabil terhadap panas pada suhu 37 oC dan 50 oC (
UJI FISIKA KIMIA STABILITAS PIGMEN KAROTENOID Biosains 0 2 4 6 8 10 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 A b so rb an si ( a. u )
Waktu Iradiasi (jam)
Gambar 9. Grafik kinetika degradasi karotenoid buah merah dalam pelarut aseton selama 10 jam iradiasi: cahaya polikromatik (- -) dan cahaya UV-C (- -); pemanasan pada suhu 37 oC (- -)dan 50 oC (- -), pengukuran setiap 2 jam
3.3. Pengaruh pH
Stabilitas karotenoid Buah Merah dipengaruhi oleh pH larutan. Pola spektra absorbsi karotenoid Buah Merah yang dilarutkan dalam aseton dengan kisaran pH 3, 7, dan 13 tampak tidak memberikan pengaruh signifikan terhadap degradasi pigmen karotenoid Buah Merah, artinya pigmen Buah Merah cukup stabil terhadap pH larutan yang bersifat asam, netral, maupun basa, seperti ditunjukkan pada Gambar 10.
350 400 450 500 550 600 0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 A b so rb an si ( a. u ) Panjang Gelombang (nm)
Gambar 10. Perubahan pola spektra absorbsi pigmen karotenoid ekstrak kasar buah merah dalam pelarut aseton pada pH 3 ( ), pH 7 ( ), dan pH 13 ( )
Berdasarkan gambar di atas diketahui bahwa pada kondisi asam (pH semakin kecil) maupun kondisi basa (pH semakin besar) tidak memberikan pengaruh degradasi yang berarti
terhadap karotenoid Buah Merah, karena sifat karotenoid sendiri cukup stabil dalam kondisi alkalin (Indriani dkk., 2005).
Tabel 4. Panjang gelombang serapan maksimum dan absorbsi pigmen karotenoid buah merah pada tiga pH larutan
pH Larutan maks (nm) Absorbansi (a.u)
3 477,99 0,42
7 477,99 0,41
13 477,99 0,44
4. KESIMPULAN
Hasil iradiasi menggunakan cahaya polikromatik selama 10 jam menyebabkan degradasi pigmen karotenoid Buah Merah sebesar 10,50%, sedangkan pengaruh cahaya UV-C selama 10 jam iradiasi menyebabkan degradasi sebesar 8,15%. Pengujian stabilitas pigmen karotenoid Buah Merah pada suhu 37 oC dan 50 oC menunjukkan stabilitas yang kuat dengan laju degradasi pada suhu 37 oC sebesar 4,33% dan laju degradasi pada suhu 50 oC sebesar 1,45%. pH tidak memberikan pengaruh signifikan terhadap degradasi pada pigmen karotenoid Buah Merah, karena sifat karoten yang sangat stabil terhadap keasaman. Pigmen karotenoid Buah Merah berpotensi digunakan sebagai bahan pewarna alami makanan, minuman, kosmetik, dan tekstil, karena secara tradisional telah banyak dimanfaatkan sebagai bahan pewarna alami makanan, minuman, dan pakaian adat.