PENGARUH VARIASI NILAI DEXTROSE EQUIVALENTS (DE)
MALTODEKSTRIN TERHADAP KARAKTERISTIK MIKROENKAPSULAN PEWARNA ALAMI DAUN JATI (Tectona Grandis L.f.)
The Effect of Variation Dextrose Equivalents Maltodextrin Values on the Microencapsulant Characteristic of Teak Leaves (Tectona Grandis L.f) Natural Dye
Umi Retno Ernawati*, Lia Umi Khasanah dan R. Baskara Katri Anandito Program Studi Ilmu dan Teknologi Pangan, Fakultas Pertanian,
Universitas Sebelas Maret Surakarta, Jl. Ir Sutami 36 A Kentingan Surakarta 637457 *Penulis Korespondensi: email retro1190@yahoo.com
ABSTRAK
Penelitian ini dilakukan untuk mengetahui pengaruh variasi nilai dextrose equivalents maltodekstrin (DE 5, DE 15, DE 25) terhadap karakteristik mikroenkapsulan pewarna alami daun jati. Penelitian ini menggunakan Rancangan Acak Lengkap (RAL) dengan satu faktor (variasi nilai dextrose equivalents maltodekstrin) dengan 3 taraf yaitu (DE 5, DE 15, DE 25) dan sebagai pembanding digunakan 2 jenis kontrol yaitu ekstrak daun jati dan bubuk pewarna daun jati tanpa penyalut.
Pengamatan dilakukan terhadap randemen, kadar total antosianin, aktivitas penangkapan radikal bebas, kualitas warna (L*a*b, 0Hue), kadar air, kelarutan dalam air, mikrostruktur dan sisa pelarut (etanol). Variasi nilai dextrose equivalents maltodekstrin (DE 5, DE 15, DE 25) berpengaruh terhadap karakteristik mikroenkapsulan pewarna alami daun jati ditinjau dari randemen, kadar total antosianin, aktivitas penangkapan radikal bebas, kualitas warna (L*a*b, 0Hue), kadar air, kelarutan, mikrostruktur dan sisa pelarut (Etanol). Peningkatan nilai dextrose equivalents maltodekstrin akan meningkatkan randemen, aktivitas penangkapan radikal bebas, kualitas warna (L*a*b,0Hue), kadar air, kelarutan dan sisa pelarut (etanol) mikroenkapsulan pewarna alami daun jati. Akan tetapi peningkatan nilai dextrose equivalents maltodekstrin menghasilkan penurunan kadar total antosianin mikroenkapsulan pewarna alami daun jati. Maltodekstrin dengan nilai dextrose equivalents 15 menghasilkan mikrostruktur dengan karakteristik terbaik. Mikroenkapsul yang dihasilkan diharapkan dapat diaplikasikan dalam pangan sebagai pewarna alami
Kata kunci: Dextrose Equivalents (DE), Maltodekstrin, Mikroenkapsulan, Pewarna Alami ABSTRACT
This study was conducted to determine the effect of variations dextrose equivalents maltodextrin val- ues (DE 5, DE 15, DE 25) on the microencapsulant characteristic of teak leaves (Tectona grandis L.f) natu- ral dye. This study used a completely randomized design (RAL) with one factors (variations in Dextrose Equivalents Maltodextrin values) with 3 levels (DE 5, DE 15, DE 25). The results were compared to teak leaves extract and teak leaves powder dye without coating. The observation was conducted on specimen is randemen, total anthocyanin content, free radicals scavenging activity, the quality of the color (L*a*b, 0Hue), moisture content, solubility in water, microstructure and solvent residue (ethanol). The variations dextrose equivalents values of maltodextrin (DE 5, DE 15, DE 25) affected the microencapsulant characteristics of teak leaves natural dyes (Tectona grandis L. f .) In terms of randemen, total anthocyanin content, free radical activity arrests, quality color (L*a*b, 0Hue), moisture content, solubility, microstructure and solvent residue (ethanol). The Increasing dextrose equivalents value of maltodextrin increased specimen randemen, free radi- cals scavenging activity, quality of the color ( L* a* b, 0Hue ), moisture content, solubility in water and solvent residue (ethanol) of teak leaves natural dyes mikroencapsulant. However, the increasing dextrose equivalent value of maltodextrin lead to decreasing total anthocyanins content of teak leaves natural dyes mikroencapsu- lant. Maltodextrin with a dextrose equivalents values of 15 produced microstructure of teak leaves natural dye with the best characteristics. The resulting microencapsule was expected to be applied in food as natural dye Keywords : Dextrose equivalents (DE), Maltodextrine, Mikroencapsulant, Natural Dyes
PENDAHULUAN
Pewarna sintetik mudah diperoleh di pasaran dalam banyak pilihan, tetapi hanya sedikit yang diijinkan untuk digunakan sebagai pewarna makanan dan minuman karena toksisitasnya sehingga membahayakan kesehatan. Alternatif yang umumnya lebih aman dalam penggunaannya untuk pangan adalah zat pewarna alami. Antosianin telah digunakan sebagai pewarna alami makanan sejak zaman dahulu. Sumber antosianin yang banyak kita jumpai salah satunya adalah pada daun jati muda. Daun jati muda memiliki kandungan pigmen alami yang terdiri dari pheophiptin, β-karoten, pelargonidin 3-glukosida, pelargonidin 3,7-diglukosida, klorofil dan dua pigmen jenis antosianin yang belum diidentifikasi (Ati, dkk, 2006).
Antosianin adalah bagian senyawa fenol yang tergolong flavonoid. Antosianin berperan terhadap timbulnya warna merah, biru sampai ungu pada beberapa bunga, buah, dan daun.
Pigmen antosianin memiliki berbagai manfaat terhadap kesehatan antara lain sebagai antikarsinogen, antiinflamasi, antihepatoksik, antibakterial, antiviral, antialergenik, dan sebagai antioksidan (Santiago, 2012).
Sediaan dalam bentuk ekstrak yang sudah ditepungkan akan mempermudah penggunaannya untuk pewarna makanan.
Ada beberapa teknik pengeringan produk dalam bentuk ekstrak, padatan dan cairan misalnya dengan menggunakan oven dan sinar matahari pada tekanan atmosfir.
Antosianin memiliki sifat yang mudah terdegradasi terutama oleh faktor-faktor non enzimatis seperti pH, cahaya dan suhu (Elbe dan Schwartz, 1996 dalam Sari, dkk 2005). Melihat sifat-sifat antosianin yang tidak stabil dan mudah terdegradasi maka, sangatlah tepat menggunakan teknologi mikroenkapsulasi dengan spray dryer, yang diharapkan dapat melindungi antosianin dari faktor-faktor penyebab degradasinya.
Tantangan aplikasi teknologi mikroenkapsulasi terletak pada pemilihan bahan pengkapsul (encapsulating material atau wall) yang tepat sehingga kapsul dapat berfungsi sebagaimana mestinya.
Dari beberapa penelitian terdahulu tentang mikroenkapsulasi antosianin menunjukkan bahwa penyalut yang sering digunakan adalah maltodekstrin (Mahdavi dan Javari, 2004). Maltodekstrin adalah senyawa yang non-hygroscopic, maltodekstrin dapat
larut dalam air dingin dengan sempurna sehingga dapat melepaskan flavor secara cepat dalam penggunaannya pada aplikasi tertentu. Maltodekstrin juga efektif untuk melindungi bahan yang dienkapsulasi dari oksidasi (Shahidi dan Han, 1993 dalam Ernawati, 2010). Selain itu maltodekstrin juga terjangkau dari segi biaya dan mudah diperoleh (Kenyon dan Anderson, 1988 dalam Desmawarni, 2007).
Nilai DE (dextrose equaivalent) menunjukkan besaran yang menyatakan nilai total pereduksi dari pati atau produk modifikasi pati dalam satuan persen dan merupakan faktor utama yang mempengaruhi sifat maltodekstrin.
Maltodekstrin yang memiliki nilai DE tinggi, mempunyai kelarutan yang sangat baik dan lebih tinggi, sedangkan DE yang rendah berhubungan dengan meningkatnya viskositas (Kuntz, 1997).
Berdasarkan uraian tersebut maka perlu dilakukan penelitian tentang pengaruh variasi nilai dextrose equivalents maltodekstrin (DE 5, DE 15, DE 25) terhadap karakteristik mikroenkapsulan pewarna alami daun jati ditinjau dari randemen, kadar total antosianin, aktivitas penangkapan radikal bebas, kualitas warna (L*a*b, 0Hue), kadar air, kelarutan dalam air, mikrostruktur dan sisa pelarut (etanol).
METODE PENELITIAN
Alat Alat yang digunakan untuk mengekstrak pigmen antosianin daun jati antara lain moisturetest, blender, ayakan, timbangan, beker glass, erlenmeyer, corong, labu takar, gelas ukur dan kertas saring.
Pengukuran total padatan terlarutnya dengan hand refractometer. Alat yang digunakan dalam proses mikroenkapsulasi antara lain homogenizer dengan menggunakan stirer
‘’Ultra-Turax ®T50 Basic Ika® Weke’’dan satu set alat spray dryer dengan merk Lap Plant tipe SD-Basic. Sedangkan alat yang digunakan untuk analisis antara lain sebagai berikut:
a. Randemen : timbangan analitik
b. Kadar total antosianin : spektrofotometer UV-Vis 1240, tabung reaksi, labu takar, vortex, pipet ukur, propipet, kuvet, pH meter dan sentrifuse.
c. Penangkapan radikal bebas:
spektrofotometer UV-Vis 1204, tabung
reaksi, sentrifuge, vortex, pipet ukur, propipet dan labu takar.
d. Kualitas warna: colorimeter Konica Minolta.
e. Kadar air: botol timbang, oven, desikator, dan neraca analitik.
f. Kelarutan dalam air: oven, kertas saring, erlenmeyer, magneticstirer, desikator dan timbangan analitik.
g. Mikrostruktur: satu set lengkap instrumen SEM (Scanning Electron Microscope) dengan merk JEOL JSM T300 dan Fine Coat Ion Sputter model
“JFC 1100’’.
h. Kadar sisa pelarut (etanol): satu set instrumen GC merk Hitachi G.3000.
Bahan
Bahan utama yang digunakan dalam penelitian ini adalah daun jati (Tectona grandis L. f.) yang diperoleh dari Desa Turen, Kelurahan Palur Kecamatan Mojolaban, Kabupaten Sukoharjo. Maltodekstrin dengan nilai DE 5, DE 15 dan DE 25. Pada proses ekstraksi digunakan pelarut etanol 70% yang diasamkan dengan HCl 1%.
Bahan yang digunakan untuk analisis kadar total antosianin adalah KCl, HCl, CH3CO2Na.3H2O (Na-Asetat Trihidrat) dan aquades. Pada analisis penangkapan radikal bebas digunakan bahan larutan DPPH (Diphenyl picrylhydrazyl) dan metanol.
Tahapan Penelitian
1. Pembuatan Ekstrak Pewarna Alami Daun Jati Pada tahapan pembuatan ekstrak pewarna alami daun jati dilakukan dengan proses ekstraksi dan evaporasi. Proses awal dimulai dengan daun jati dikeringkan hingga kadar air 10-13% kemudian dihancurkan dengan blender dan diayak hingga lolos ayakan 50 mesh (Sasty, 2013).
Bahan yang telah siap kemudian dimaserasi dengan rasio pelarut etanol 70% : HCl 1%
yaitu 85:15 (Yuliastri, 2001). Proses maserasi didasarkan pada penelitian pendahuluan serta mengadopsi dari hasil penelitian Umar (2008) tetang optimasi ekstraksi flavonoid total daun jati belanda dengan menggunakan perbandingan bahan : pelarut 1:10 dan maserasi berlangsung selama 3 jam.
Selain itu pada proses ektraksi ini juga dikombinasikan dengan hasil penelitian Sasty (2013) dalam ekstraksi pigmen antosianin daun jati pada temperatur terbaik yaitu pada suhu ruang dan tanpa pengadukan. Hasil
ekstrak kemudian disaring dengan kertas saring sehingga didapatkan ekstrak pewarna alami daun jati. Setelah proses ekstraksi selesai, dilakukan pengukuran total padatan terlarut pada ekstrak pewarna alami daun jati dengan menggunakan hand refractometer.
Besarnya total padatan dalam ekstrak pewarna alami daun jati akan dipakai dalam perhitungan untuk mengatahui seberapa banyak penyalut yang perlu ditambahkan dalam proses mikroenkapsulasi pewarna alami daun jati.
2. Mikroenkapsulasi Pewarna Alami Daun Jati Pada proses mikroenkapsulasi ini terdiri atas dua tahap, yaitu tahap pembuatan campuran antara ekstrak daun jati dengan maltodekstrin dengan menggunakan alat homogenizer dengan stirer dan pengeringan dengan spray drying. Banyaknya maltodekstrin yang digunakan didasarkan pada proporsi total padatan ekstrak pewarna alami daun jati terhadap maltodekstrin adalah dengan rasio 3:10 (Ernawati, 2010). Proses selanjutnya adalah bahan pengisi (bahan penyalut) dan bahan aktif (ekstrak pewarna alami daun jati) dicampur hingga menjadi campuran homogen dengan alat homogenizer berupa stirer selama 10 menit dengan kecepatan putaran 1000 rpm.
Setelah proses homogenisasi, campuran ekstrak dan penyalut tersebut kemudian dikeringkan menggunakan spray dryer untuk membentuk lapisan misel atau dinding pelindung, tahapan ini disebut juga sebagai proses mikroenkapsulasi pewarna alami daun jati. Pengeringan spray drying menggunakan suhu inlet 150 oC dan suhu outlet produk 90 oC (Nayak & Rastogi, 2010).
Analisis data
Penelitian ini menggunakan Rancangan Acak Lengkap (RAL) dengan satu faktor (variasi nilai dextrose equivalents maltodekstrin) dengan 3 taraf yaitu (DE 5, DE 15, DE 25) dan sebagai pembanding pada penelitian ini digunakan 2 jenis kontrol yaitu ekstrak daun jati dan bubuk pewarna daun jati tanpa penyalut. Semua taraf dan perlakuan kontrol, masing-masing dilakukan dua kali ulangan sampel dan tiap-tiap sampel dilakukan dua kali ulangan analisis. Data hasil analisis pada penelitian ini diuji secara statistik menggunakan sidik ragam ANOVA dengan SPSS. Jika terdapat perbedaan maka dilanjutkan dengan Duncan Multiple Range Test (DMRT) pada α = 0.05.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Karakteristrik Pewarna Alami Daun Jati Pada Variasi Nilai DE Maltodekstrin
1. Randemen Pewarna Alami Daun Jati
Perbedaan randemen dalam bubuk pewarna alami daun jati tanpa penyalut dengan mikroenkapsulan pewarna alami daun jati ini disebabkan oleh perlakuan pemberian maltodekstrin. Penambahan maltodekstrin berarti terdapat penambahan total padatan pada ekstrak daun jati, sehingga setelah proses mikroenkapsulasi akan menghasilkan mikroenkapsulan yang mempunyai total padatan yang lebih tinggi dibandingkan bubuk pewarna alami daun jati tanpa penambahan penyalut. Hal ini berpengaruh pula terhadap peningkatan randemen dari mikroenkapsulan pewarna alami daun jati yang dihasilkan.
Pada Tabel 1 perlakuan dengan variasi nilai DE maltodekstrin yang digunakan sebagai penyalut menghasilkan randemen mikroenkapsulan yang tidak beda nyata.
Peningkatan randemen mikroenkapsulan pewarna alami daun jati pada variasi
nilai DE maltodekstrin disebabkan karena perbedaan sifat higroskopis maltodekstrin.
Hal ini sesuai dengan pernyataan Fennema (1996) dalam Hardjanti (2008) yang menyatakan bahwa semakin tinggi nilai DE maltodekstrin bulk density dan nilai hygroscopicity akan mengalami peningkatan, sehingga mikroenkapsulan dengan nilai DE maltodekstrin yang lebih tinggi akan mudah menyerap air, hal ini akan berakibat pada peningkatan kadar air mikroenkapsulan yang dihasilkan. Peningkatan kadar air mikroenkapsulan berpengaruh pada peningkatan massa mikroenkapsulan, sehingga randemen mikroenkapsulan yang dihasilkan juga akan meningkat.
2. Total Antosianin Pewarna Alami Daun Jati Pada Tabel 1 ekstrak daun jati segar mempunyai kadar total antosianin yang berbeda nyata dibandingkan dengan ekstrak pewarna alami daun jati yang telah ditransformasikan menjadi bentuk bubuk dalam proses spray drying. Terjadi penurunan pada kadar total antosianin pewarna alami daun jati setelah proses spray drying.
Tabel 1. Hasil Analisis Pewarna Alami Daun Jati
Parameter
Sampel Ekstrak Daun
Jati Bubuk Tanpa
Penyalut Mikroen- kapsulan DE 5
Mikroen- kapsulan DE
15
Mikroen- kapsulan DE
25 Randemen - 0.846 a ± 0.040 8.324b ± 2.257 9.407b ± 1.131 12.981b ± 2.392 Kadar Total
Antosianin 4.258+0.118e 1.060+0.129b 1.703+0.097d 1.323+0.064c 0.255+0.008a Penangkapan
Radikal Bebas 39.581+0.881d 11.495+2.002a 17.101+1.159b 30.011+1.298c 31.795+1.315 c Kualitas Warna
L 2.239 ± 0.283a 20.380 ± 0.212b 42.305 ± 3.056c 42.393 ± 0.446c 57.640 ± 2.589d a 6.058 ± 0.145a 37.910 ± 0.014c 22.180 ± 0.602b 22.403 ± 0.193b 22.783 ± 0.203b b -7.000 ± 0.139a 17.730 ± 0.141b 19.480 ± 1.203c 18.120 ± 0.781bc 21.915 ± 0.133d
oHue -49.123 ± 1.249a 25.056 ± 0.167b 41.275 ± 2.523cd 38.954 ± 0.997c 43.882 ± 0.255d Kadar Air - 9.6732 +0.278b 5.1233+ 1.138a 5.5454+ 0.429a 6.2996+0.829a Kelarutan - 82.803 ± 0.320a 95.759 ± 1.176b 95.949 ± 0.472b 96.889 ± 0.520b
Mikrostruktur - Kempal
Bergerombol Retak. Bocor.
Mengempis Bulat Bulat
Sisa Pelarut
(Etanol) - 1.832% < LOD < LOD 1.691%
Keterangan : Superscript yang berbeda pada deret baris menunjukkan beda nyata pada taraf α=0.05.
Meskipun proses mikroenkapsulasi mampu meningkatkan umur simpan ekstrak, namun proses pengeringan ini menggunakan panas yang memberikan pengaruh dalam hal degradasi antosianin. Peningkatan temperatur dalam proses pengeringan akan mendorong terlepasnya bagian glikosil pada antosianin dengan menghidrolisis ikatan glikosidik sehingga terbentuk aglikon tidak stabil dan selanjutnya antosianin kehilangan warna (Yudiyono, 2011).
Bubuk pewarna alami daun jati tanpa penyalut mempunyai kandungan antosianin berbeda nyata bila dibandingkan dengan mikroenkapsulan pewarna alami daun jati yang menggunakan penyalut maltodekstrin DE 5, DE 15 dan DE 25. Hal ini disebabkan karena antosianin memiliki sifat yang mudah terdegradasi terutama oleh faktor-faktor non enzimatis seperti pH, cahaya dan suhu (Elbe dan Schwartz, 1996 dalam Sari, dkk 2005).
Melihat sifat-sifat antosianin yang tidak stabil dan mudah terdegradasi, dengan teknik mikroenkapsulasi penambahan penyalut maltodekstrin, akan dapat melindungi antosianin dari faktor-faktor penyebab degradasinya.
Antosianin pada masing-masing mikroenkapsulan dengan variasi nilai DE maltodekstrin (5,15 dan 25) menunjukkan hasil yang berbeda nyata. Penurunan total antosianin mikroenkapsulan dengan variasi nilai DE maltodekstrin dapat dikaitkan dengan pernyataan Adhikari dkk., (2004) dalam Goula., dkk (2010) bahwa semakin tinggi nilai DE maltodekstrin maka berat molekulnya semakin kecil sehingga molekul air akan mudah berdifusi melewati molekul maltodekstrin tersebut, sehingga kadar airnya akan semakin besar. Didukung dengan pernyataan dari Tonon, dkk (2010) yang mengungkapkan bahwa semakin tinggi kadar air, semakin tinggi mobilitas molekul dalam makanan, yang memfasilitasi degradasi reaksi fisikokimia termasuk degradasi antosianin. Sehingga semakin besar nilai DE maltodekstrin yang digunakan sebagai penyalut akan menyebabkan kadar antosianin mikroenkapsulan yang dihasilkan akan mengalami penurunan.
Nilai DE maltodekstrin yang lebih tinggi, lebih peka terhadap suhu tinggi pada saluran udara spray dryer karena berat molekul maltodekstrin rendah, mempunyai rantai pendek dan oksidasi reaksi aldehida pada sisi terbuka dari molekul dapat
menyebabkan deformasi struktural selama proses pemanasan sehingga kadar antosianin mengalami penurunan (Ersus dan Yurdagel, 2007).
3. Aktivitas Penangkapan Radikal Bebas Pewarna Alami Daun Jati
Setelah proses spray drying terjadi penurunan aktivitas penangkapan radikal bebas. Berdasarkan hasil tersebut menunjukkan bahwa pada proses mikroenkapsulasi dapat menurunkan aktivitas antioksidan pewarna alami daun jati. Hal ini disebabkan oleh perlakuan suhu tinggi saat proses pengeringan dengan spray dryer, menyebabkan kerusakan senyawa antioksidan pada daun jati. Menurut Estiasih dan Sofia (2009) adanya perlakuan panas akan menyebabkan senyawa fenol termasuk antosianin terdekomposisi sehingga mengalami penurunan kemampuannya sebagai senyawa antioksidan.
Aktivitas antioksidan pada bubuk pewarna daun jati tanpa menggunakan penyalut lebih rendah bila dibandingkan dengan aktivitas antioksidan mikroenkapsulan dengan menggunakan variasi nilai DE maltodekstrin. Hasil ini dikuatkan pula menurut pernyataan Putra dan Ekawati (2012), bahwa penggunaan maltodekstrin dapat melindungi terjadinya pelepasan komponen nutrisi, melindungi senyawa penting seperti komponen antioksidan akibat suhu ekstrim, karena maltodekstrin memiliki kemampuan membentuk body dan memiliki daya ikat yang kuat terhadap senyawa yang tersalut.
Peningkatan nilai DE maltodekstrin berpengaruh terhadap peningkatan aktivitas penangkapan radikal bebas pada mikroenkapsulan pewarna alami daun jati ini diduga dipengaruhi oleh perbedaan porositas molekul mikroenkapsulan.
Semakin tinggi nilai DE maltodekstrin akan mempunyai porositas molekul semakin rendah. Porositas adalah sifat penting dalam kasus mikrokapsul, yaitu berkaitan sensitivitas bahan yang dienkapsulasi terhadap oksidasi. Nilai DE yang lebih tinggi mempunyai molekul yang lebih besar sehingga porositas yang tinggi (ruang kosong antar molekul lebih lebar) dan oksigen yang tersedia antar molekul lebih banyak, hal ini yang menyebabkan senyawa yang dilindungi lebih cepat teroksidasi Tonon, dkk (2010).
Sehingga mikroenkapsulan pewarna alami
daun jati dengan maltodekstrin DE yang lebih rendah mudah teroksidasi daripada mikroenkapsulan pewarna alami daun jati dengan maltodekstrin DE yang lebih tinggi.
4. Kualitas Warna Pewarna Alami Daun Jati Pada Tabel 1 nilai L menunjukkan tingkat kecerahan ekstrak daun jati berbeda nyata dengan perlakuan sampel yang lain.
Hal ini disebabkan karena sampel masih dalam bentuk ekstrak sebelum mengalami proses spray drying sehingga intensitas warna merahnya akan lebih tinggi dan lebih pekat hal ini berakibat tingkat kecerahan atau nilai L (Lightness) lebih rendah dibandingkan perlakuan sampel yang lain. Adanya proses pemanasan akan menyebabkan degradasi dan polimerasi pigmen, degradasi warna pada antosianin disebabkan oleh perubahan kation flavilium yang berwarna merah menjadi basa karbinol dan produk akhirnya menjadi kalkon yang tidak berwarna (Sari dkk, 2005).
Nilai L atau kecerahan pada bubuk pewarna alami daun jati tanpa penyalut berbeda nyata dengan mikroenkapsulan pewarna alami daun jati dengan variasi nilai DE maltodekstrin. Penambahan maltodekstrin yang berwarna putih sebagai penyalut akan meningkatkan kecerahan mikroenkapsulan pewarna alami daun jati. Pada nilai L atau kecerahan mikroenkapsulan pewarna alami daun jati dengan maltodekstrin DE 5 berbeda nyata dengan mikroenkapsulan pewarna alami daun jati dengan maltodekstrin DE 25. Menurut Ersus dan Yurdagel (2007), nilai DE maltodekstrin yang lebih tinggi lebih peka terhadap suhu tinggi sehingga degradasi antosianin semakin meningkat dan menyebabkan intensitas warna merahnya semakin memudar hilang, sehingga nilai L mikroenkapsulan pewarna alami daun jati dengan maltodekstrin DE 25 lebih tinggi dibandingkan mikroenkapsulan pewarna alami daun jati dengan maltodekstrin DE 5.
Notasi a (Redness) dengan kisaran nilai dari (-80) – (+100) menunjukkan dari hijau ke merah. Apabila nilai a menunjukkan nilai negatif maka sampel menunjukkan kecenderungan warna hijau sedangkan apabila skala menujukkan nilai a positif maka sampel menunjukkan kecenderungan warna merah. Nilai a pada ekstrak daun jati dan pada mikroenkapsulan pewarna alami daun jati dengan variasi nilai DE (5, 15 dan
25) menunjukkan tidak beda nyata. Akan tetapi berbeda nyata pada bubuk pewarna alami daun jati tanpa penyalut, hal ini disebabkan oleh penambahan maltodekstrin sebagai penyalut yang dapat memudarkan warna merah selain itu dengan tidak adanya penyalut ekstrak daun jati saat proses spray drying terjadi kontak langsung dengan panas tanpa adanya pelindung mengakibatkan intensitas warna merah lebih pekat dan berwarna kehitam-hitaman, sehingga nilai a (redness) lebih tinggi dibanding sampel pada perlakuan yang lainnya.
Ekstrak daun jati menunjukkan nilai b yang berbeda nyata dibandingkan nilai b pada perlakuan sampel yang lainnya nilai.
Nilai b jika positif maka sampel cenderung berwarna kuning, sedangkan jika bernilai negatif maka sampel cenderung berwarna biru. Nilai b negatif terdapat pada sampel ekstrak daun jati sehingga sampel tersebut cenderung berwarna biru. Pada sampel bubuk pewarna daun jati tanpa penyalut dan mikroenkapsulan dengan variasi nilai DE maltodekstrin menunjukkan, seluruh hasil nilai b adalah positif, sehingga sampel tersebut cenderung berwarna kekuningan.
Hal ini diduga akibat proses pengeringan menggunakan spray dryer dengan suhu tinggi (1500C) menyebabkan penurunan pigmen warna dan berpengaruh terhadap nilai b yang menunjukkan warna kekuningan. Nilai
oHue dipengaruhi oleh nilai a dan b, karena Nilai oHue dihitung dengan persamaan oHue
= arc tan (b/a). Nilai oHue pada masing- masing perlakuan, daerah kisaran warna kromatis berkisar antara (18-54), sehingga warna mikroenkapsulan pewarna alami daun jati termasuk dalam daerah kisaran warna kromatis merah.
5. Kadar Air Pewarna Alami Daun Jati
Kadar air pada sampel bubuk pewarna tanpa penyalut menunjukkan berbeda nyata dibandingkan kadar air pada mikroenkapsulan dengan variasi nilai DE maltodekstrin. Penambahan maltodekstrin sebagai penyalut dapat meningkatkan total padatan bahan yang dikeringkan, dan jumlah air yang diuapkan semakin sedikit, sehingga akibat dari peningkatan konsentrasi maltodekstrin tersebut akan menurunkan kadar air mikroenkapsulan pewarna alami daun jati. Hal sesuai dengan pendapat Master (1979) dalam Rahmawati (2011), semakin tinggi total padatan yang dikeringkan sampai
batas tertentu maka kecepatan penguapan akan semakin tinggi sehingga kadar air bahan menjadi rendah. Jika dalam air (gugus hidroksil) maltodekstrin akan membentuk ikatan hidrogen dengan molekul-molekul air sekitarnya, jika air dihilangkan akan terjadi pengkristalan, karena gugus hidroksil akan membentuk ikatan hidrogen dengan ikatan gugus hidroksil yang lain sesama monomer, oleh karena itu semakin banyak maltodekstrin yang ditambahkan semakin cepat terjadi pengkristalan dan penguapan air, sehingga kadar air bahan akan semakin rendah (Gustavo, dan Barbosa-Canovas, 1999).
Peningkatan nilai DE maltodekstrin, berakibat pada kenaikan kadar air mikroenkapsulan pewarna alami daun jati, hal ini disebabkan karena nilai DE maltodekstrin yang lebih tinggi mempunyai jarak antar molekul lebih rapat, sehingga dalam proses pengeringan penguapan air lebih sulit, sehingga kadar air pada mikroenkapsulan yang dihasilkan lebih besar (Goula dan Adamopoulos, 2008). Sedangkan maltodekstrin dengan nilai DE yang lebih rendah mempunyai jarak antar molekulnya lebih besar, dan mempermudah penguapan air saat proses spray drying, sehingga menyebabkan kadar air mikroenkapsulan akan lebih kecil.
Selain itu nilai DE maltodekstrin yang lebih rendah akan mempunyai molekul yang lebih besar dan mempersulit difusi air dari lingkungan masuk kedalam molekul mikroenkapsulan, sehingga tidak meningkatkan kadar air mikroenkapsulan (Adhikari dkk., 2004 dalam Goula., dkk 2010). Sedangkan mikroenkapsulan dengan nilai DE maltodekstrin yang lebih tinggi akan mudah menyerap air dari lingkungan, hal ini akan berakibat pada peningkatan kadar air mikroenkapsulan.
6. KelarutanPewarna Alami Daun Jati
Kelarutan pada bubuk tanpa penyalut berbeda nyata dengan kelarutan pada mikroenkapsulan dengan variasi DE maltodekstrin. Hal ini disebabkan karena tanpa adanya penambahan maltodekstrin tidak ada pelindung senyawa pada ekstrak daun jati saat kontak langsung dengan suhu tinggi pada proses spray drying, sehingga dapat mempengaruhi kelarutan bubuk pewarna daun jati. Kondisi proses spray drying dengan suhu inlet 1500 C
menciptakan kondisi suhu ekstrim yang dapat menyebabkan perubahan struktural senyawa yang terdapat pada bahan sehingga menyebabkan perubahan kelarutan bahan di dalam air (Goula dkk, 2008).
Pada Tabel 1 kelarutan pada mikroenkapsulan pewarna alami daun jati meningkat seiring dengan peningkatan nilai DE maltodekstrin. Salah satu hal yang mempengaruhi kelarutan bubuk adalah sifat rehidrasi terhadap air. Rehidrasi merupakan kemampuan suatu produk untuk menyerap atau larut dalam air (Hardjanti, 2008). Pada mikroenkapsulan pewarna alami daun jati dengan maltodekstrin DE 25 bersifat lebih higroskopis dengan bulk density yang lebih tinggi dibandingkan mikroenkapsulan pewarna alami daun jati dengan maltodekstrin DE 15 dan mikroenkapsulan pewarna alami daun jati dengan maltodekstrin DE 5.
Peningkatan bulk density dan sifat higroskopis mikroenkapsulan menyebabkan perbedaan tekanan uap air yang besar antara solid dan cairan, sehingga akan semakin tinggi kemampuan partikel untuk menyerap air di permukaannya atau semakin cepat waktu yang diperlukan untuk mikroenkapsulan pewarna alami daun jati terbasahi oleh air atau daya rehidrasi menjadi lebih besar, sehingga akan meningkatkan kelarutan mikroenkapsulan pewarna alami daun jati.
7. Mikrostruktur SEM (Scanning Electron Microscope) Pewarna Alami Daun Jati
Pada Gambar 1 Mikrostruktur dari bubuk pewarna tanpa penyalut cenderung rusak dan bergerombol sangat lengket, hal ini disebabkan karena suhu spray drying yang sangat tinggi menyebabkan kerusakan dinding mikrostruktur bubuk pewarna, selain itu tanpa adanya penyalut bahan inti yang berupa pewarna alami daun jati tidak terlindungi selama kontak dengan panas pada spray dryer. Pada mikrostruktur mikroenkapsulan pewarna alami daun jati dengan maltodekstrin DE 5 terdapat keretakan, pecah dan ada beberapa yang bentuknya mengempis. yang diduga akibat peristiwa ballooning selama spray drying
Ballooning merupakan suatu peristiwa penggelembungan partikel mikrokapsul sebagai akibat pembentukan uap air di dalamnya saat proses spray drying.
Penggelembungan ini dapat disebabkan oleh suhu spray drying yang terlalu tinggi atau ketidaksesuaian antara bahan pengkapsul
dengan kondisi spray drying. Menurut Reineccius, (1988) menyatakan bahwa ketika dinding kapsul tidak cukup kuat untuk menahan tekanan di dalam partikel mikrokapsul, dinding akan pecah dan partikel akan mengempis. Pengempisan ini dapat pula terjadi apabila tekanan di dalam mikrokapsul tidak cukup kuat untuk menahan dinding kapsul. Ballooning dapat menyebabkan hilangnya komponen volatil dari dalam kapsul karena adanya keretakan pada partikel mikrokapsul. Keretakan dapat disebabkan suhu spray drying yang terlalu tinggi atau kekuatan fisik dinding kapsul yang lemah. Pada mikroenkapsulan pewarna alami daun jati dengan maltodekstrin DE 15 dan Mikrostruktur mikroenkapsulan pewarna alami daun jati dengan maltodekstrin DE 25 menghasilkan bentuk mikrostruktur yang terbaik yaitu berbentuk bulat.
8. Sisa Pelarut (Etanol) Pewarna Alami Daun JatiBerdasarkan hasil analisa sisa pelarut (etanol) yang dapat dilihat pada Tabel 1 kadar sisa pelarut yang tertinggal pada bubuk pewarna alami daun jati tanpa penyalut sebesar 1.832% atau 18.320 ppm, kadar sisa pelarut pada produk mikroenkapsulan pewarna alami daun jati dengan maltodekstrin DE 5 sebesar < LOD (limit of detection), kadar sisa pelarut yang tertinggal pada mikroenkapsulan pewarna alami daun jati dengan maltodekstrin DE 15 sebesar <
LOD dan kadar sisa pelarut yang tertinggal pada produk mikroenkapsulan pewarna alami daun jati dengan maltodekstrin DE 25 sebesar 1.691% atau 16.910 ppm. Penyebab kadar sisa etanolnya <LOD adalah kadar sisa etanol pada mikroenkapsulan terlalu kecil dan tidak dapat terdeteksi oleh Gas kromatografi karena area peak etanol pada sampel berada jauh dibawah standart sehingga luas peaknya tidak terbaca.
Sisa pelarut (etanol) mikroenkapsulan pewarna alami daun jati lebih rendah dibandingkan sisa pelarut (etanol) pada bubuk pewarna alami daun jati tanpa penyalut. Hal ini disebabkan karena penambahan maltodekstrin sebagai penyalut dapat meningkatkan total padatan bahan yang dikeringkan, dan jumlah etanol yang diuapkan menjadi semakin sedikit. Menurut Master (1979) semakin tinggi total padatan yang dikeringkan sampai batas tertentu maka kecepatan penguapan akan semakin tinggi, akibatnya sisa pelarut (etanol) yang tertinggal pada bahan menjadi semakin rendah.
Peningkatan nilai DE maltodekstrin, berpengaruh pada kenaikan kadar sisa pelarut, hal ini disebabkan karena nilai DE maltodekstrin yang lebih tinggi mempunyai molekul yang lebih kecil dan lebih rapat, hal ini menyebabkan penguapan etanol pada saat proses pengeringan menjadi lebih sulit, sehingga kadar sisa etanol pada mikroenkapsulan yang dihasilkan lebih besar. Sedangkan maltodekstrin dengan Gambar 1.1 Hasil SEM Dengan Perbesaran Masing-Masing 500x
(a). Mikrostruktur Kontrol (Bubuk Tanpa Penyalut) (b). Mikrostruktur Mikroenkapsulan Maltodekstrin DE 5 (c). Mikrostruktur Mikroenkapsulan Maltodekstrin DE 15 (d). Mikrostruktur Mikroenkapsulan Maltodekstrin DE 25
nilai DE yang lebih rendah akan mempunyai molekul yang besar yang menyebabkan jarak antar molekulnya menjadi lebih besar, dan mempermudah penguapan etanol saat proses spray drying, sehingga menyebabkan sisa pelarut etanolnya akan lebih kecil.
Menurut Fatwa MUI (2013) batasan etanol yang tertinggal pada bahan pangan yang diperbolehkan adalah tidak lebih dari 1% atau 10000 ppm pada produk akhir yang dihasilkan. Sedangkan menurut FDA (2012) batasan sisa pelarut yang diperbolehkan untuk produk makanan adalah sebesar 0.5% atau sebesar 5000 ppm. Berdasarkan hasil penelitian kadar sisa pelarut pada mikroenkapsulan pewarna alami daun jati dengan maltodekstrin DE 5 maupun mikroenkapsulan pewarna alami daun jati dengan maltodekstrin DE 15 menunjukkan kadar sisa pelarut (etanol) yang lebih rendah yaitu dibawah standar batasan jumlah sisa pelarut (etanol) pada makanan yang telah ditetapkan MUI dan FDA, sehingga mengindikasikan bahwa mikroenkapsulan pewarna alami daun jati aman untuk dikonsumsi sebagai pewarna makanan.
SIMPULAN
Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan, maka dapat disimpulkan bahwa terdapat pengaruh variasi nilai DE maltodekstrin (DE 5, DE 15, DE 25) terhadap karakteristik mikroenkapsulan pewarna alami daun jati ditinjau dari randemen, kadar total antosianin, aktivitas penangkapan radikal bebas, kualitas warna (L*a*b, 0Hue), kadar air, kelarutan, mikrostruktur dan sisa pelarut (Etanol). Peningkatan nilai DE maltodekstrin akan meningkatkan randemen, aktivitas penangkapan radikal bebas, kualitas warna (L*a*b, 0Hue), kadar air, kelarutan dan sisa pelarut (etanol) mikroenkapsulan pewarna alami daun jati. Akan tetapi peningkatan nilai DE maltodekstrin menghasilkan penurunan kadar total antosianin mikroenkapsulan pewarna alami daun jati. Maltodekstrin dengan nilai DE 15 menghasilkan mikrostruktur mikroenkapsulan pewarna alami daun jati dengan karakteristik terbaik.
DAFTAR PUSTAKA
Mahdavi AS and Jafari MS. 2004.
Microencapsulation of Anthocyanins by
Spray Drying; a Review. Department of Food Materials and Process Design Engineering, University of Agricultural Sciences and Natural Resources, Gorgan. Iran.
Ati, NH, Rahayu P, Notosoedarmo S, dan Limantara L. 2006. Komposisi dan Kandungan Pigmen Tumbuhan Pewarna Alami Tenun Ikat di Kabupaten Timor Tengah Selatan, Propinsi Nusa Tenggara Timur. Indo.J.
Chem. 6(3): 325-331.
Desmawarni. 2007. Pengaruh Komposisi Bahan Penyalut Dan Kondisi Spray Drying Terhadap Karakteristik Mikrokapsul Oleoresin Jahe. Fakultas Teknologi Pertanian Institut Pertanian Bogor. Bogor.
Ernawati S. 2010. Stabilitas Sediaan Bubuk Pewarna Alami Dari Rosela (Hibiscus sabdariffa L.) Yang Diproduksi Dengan Metode Spray Drying Dan Tray Drying.
Skripsi. Bogor:Fakultas Teknologi Pertanian, Institut Pertanian Bogor.
Ersus S and Yurdagel U. 2007.
Microencapsulation of anthocyanin pigments of black carrot (Daucuscarota L.) by spray dryer. Journal of Food Engineering, vol. 80, pp. 805-812, 2007.
Estiasih T dan Eva S. 2009. Stabilitas Antioksidan Bubuk Keluwak (Pangium edule Reinw.) Selama Pengeringan Dan Pemasakan. Jurnal Teknologi Pertanian 10(2): 115-122.
Fatwa MUI. 2013. Kutipan Keputusan Fatwa Mui No 4/2003 Tentang Pedoman Fatwa Produk Halal. Diakses pada Senin 27 Januari 2014 Pukul 19:00 WIB.
Food and Drug Administration. 2012.
Guidance For Industri, Impurities:
Residual Solvents In New Veterinary Medicinal Product, Active Substanceand Excipients (Revision 2).
US Department of health and human services.
Goula AM and Adamopoulos KG. 2008.
Effect Of Maltodextrin Addition During Spray Drying Of Tomato Pulp In Dehumidified Air: I. Drying Kinetics And Product Recovery. Drying Technology, 26, 714−725.
Goula AM and Adamopoulos KG. 2010.
Spray A New Technique For Spray Drying Orange Juice Concentrate.
Journal of Innovative Food Science and Emerging Technologies. Greece.
Gustavo V dan Barbosa-Canovas.1999.
Food Powders: Physical Properties, Processing, And Functionality.
Springer publisher. Texas.
Hardjanti Sri. 2008. Potensi Daun Katuk sebagai Sumber Zat Pewarna Alami dan Stabilitasnya selama Pengeringan Bubuk dengan Menggunakan Binder Maltodekstrin. Jurnal Penelitian Saintek, Vol. 13, No. 1, April 2008: 1-18.
Universitas Mercu Buana. Yogyakarta.
Kuntz L. 1997. Making the most of maltodextrins. www.
foodproductdesign.com. Diakses pada 22 September 2013 Pukul 22.00 WIB.
Masters, K., 1979. Spray Drying Hand Book, edisi 3, George Godwin, New York.
Nayak, C.A. dan N.K. Rastogi. 2010.
Effect of Selected Additives on Microencapsulation of Anthocyanin by Spray Drying. Drying Technology.
28(12): p. 1396-1404.
Santiago, AS. 2012. Philippine Medicinal Plants. Tekla. www.stuartxchange.org.
Diakses pada tanggal 13 September 2013.
Putra S, D R. dan Ekawati L.M. 2012.
Kualitas Minuman Serbuk Instan Kulit Buah Manggis (Garcinia mangostana Linn.) Dengan Variasi Maltodekstrin Dan Suhu Pemanasan. Universitas Atma Jaya Yogyakarta
Rahmawati TR. 2011. Aktivitas Antioksidan Minuman Serbuk Buah Buni (Antidesma bunius (L.) Spreng) pada Tingkat Kematangan yang Berbeda [Skripsi]. Fakultas Ekologi Manusia.
Institut Pertanian Bogor.
Reineccius, G.A. 1988. Spray Drying Of Food Flavours. Di Dalam G. A. Reineccius Dan S. J. Risch (Eds). Flavour Encapsulation, 55-66. American Chmeical Society. Washington, D.C.
Sari Puspita, Agustna fitriyah, Komar Mukhamad, Unus, Fauzi Mukhamad dan Lindriati Triana. 2005. Ekstraksi dan Stabilitas Antosianin dari Kulit Buah Duwet (Syzgium cumini). Jurnal Teknologi dan Industri Pangan Vol XVI No 2 Tahun 2005.
Sasty, F.A. 2013. Ekstraksi Pigmen Antosianin Daun Jati (Tectona grandis Linn.f) dengan Variasi Temperatur dan Pengadukan. Universitas Sebelas Maret. Surakarta.
Tonon, R.V., C. Brabet, dan M.D. Hubinger, 2010. Anthocyanin Stability And Antioxidant Activity Of Spray-Dried Açai (Euterpe Oleracea Mart.) Juice Produced With Different Carrier Agents. Food Research International, 43(3): p. 907-914.
Umar, F. 2008. Optimasi Ekstraksi flavonoid Total Daun Jati Belanda [Skripsi].
Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam. Institut Pertanian Bogor.
Yudiono K 2011 Ekstraksi Antosianin Dari Ubijalar Ungu (Ipomoea Batatas Cv. Ayamurasaki) Dengan Teknik Ekstraksi Subcritical Water. Jurnal Teknologi Pangan Vol.2 No.1.
Yuliastri, Sri Walanike.2001. Studi Ekstraksi Pigmen dari Daun Jati. Universitas Gadjah Mada. Yogya.
