LAPORAN PENELITIAN FAKULTAS

STABILITAS SERBUK PEWARNA ALAMI JINGGA DAUN JATI

MUDA YANG DIOLAH DENGAN PROSES FREEZE DRYING DAN

MIKROENKAPSULASI

Peneliti :

1. Dr. Victoria Kristina Ananingsih, ST. MSc.

2. Dr. Alberta Rika Pratiwi, MSi.

3. Ir. Sumardi, MSc.

4. Frisca Melia Mardiana

PROGRAM STUDI TEKNOLOGI PANGAN

FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN

UNIKA SOEGIJAPRANATA SEMARANG

2015

2

2

3

3

1. PENDAHULUAN

Pewarna makanan digunakan untuk memperbaiki dan memberi warna pada makanan

Pemilihan pewarna sintetis perlu mendapat perhatian masykarat karena banyak pewarna

sintetis yang berbahaya beredar di pasaran yang peruntukannya seharusnya untuk

pewarna tekstil, contohnya adalah pemberian pewarna Ponceau SX dan Rhodamin B.

Pewarna sintetis yang berbahaya ini dapat berpengaruh terhadap keracunan pada tubuh

dan penyakit ginjal.

Daun jati muda mempunyai warna jingga karena antosianin yang terkandung di

dalamnya. Turunan antosianin yang terdapat dalam daun jati yang berfungsi sebagai

pigmen alami yaitu pelargonidin 3-glukosida dan pelargonidin 3,7-diglukosida (Ati et

al., 2006). Ekstrak antosianin daun jati muda dapat digunakan sebaga pewarna jingga

pada makanan dan minuman. Dalam suasana asam, pigmen antosianin akan lebih stabil

dibandingkan larutan yang netral atau basa, karena berada dalam bentuk kation

flavilium hingga basa kuinoidal. Dalam basa, akan diperoleh ekstrak yang bewarna biru

(Fennema, 2011). Maserasi dapat dilakukan untuk ekstraksi antosianin dengan pelarut

air karena pigmen antosianin mempunyai sifat larut dalam air dan stabil pada kondisi

asam. Akuades bersifat polar sehingga dapat digunakan untuk ekstraksi antosianin yang

juga bersifat polar (Saptarini et al., 2015).

Daun jati muda setelah dipetik mempunyai umur simpan yang terbatas. Pengolahan

daun jati muda menjadi produk serbuk kering akan memperpanjang umur simpan dan

mempermudah dalam penyajiannya. Proses freeze drying akan dilakukan untuk

memproduksi serbuk daun jati muda. Bahan mikroenkapsulasi yang ditambahkan yaitu

maltodekstrin untuk melindungi komponen aktif daun jati muda, sehingga diharapkan

komponen bioaktif yang terkandung di dalamnya akan lebih stabil selama proses

pengolahan dan penyajian. Mikroenkapsulasi menggunakan maltodekstrin dilakukan

untuk melindungi pigmen antosianin dari ekstrak daun jati muda selama proses freeze

drying.

4

4

2. TINJAUAN PUSTAKA

Freeze drying

Pengeringan dengan freeze drying melalui proses pembekuan pada bahan pangan

kemudian dilanjutkan dengan pengeringan dengan mengeluarkan sebagian besar air

yang terkandung dalam bahan. Proses pengeluaran kandungan air ini terjadi melalui

mekanisme sublimasi yang terjadi saat suhu produk dinaikkan sehingga akan terjadi

perubahan fase dari padat (es) ke fase uap. Jika kondisi ini berlangsung secara terus

menerus, maka air dalam bahan pangan akan berkurang secara kontinyu dengan adanya

proses sublimasi. Mekanisme ini berbeda dengan proses pengeringan dengan

mekanisme penguapan pada suhu tinggi sehingga akan terjadi perubahan kimia pada

bahan yang dapat menyebabkan terbentuknya kerak di permukaan dan akan

menyebabkan adanya hambatan bagi difusi uap dari bagian basah ke udara atau

lingkungan.

Untuk proses pengeringan beku (freeze dryer), bahan yang dikeringkan terlebih dahulu

dibekukan kemudian dilanjutkan dengan pengeringan menggunakan tekanan rendah

sehingga kandungan air yang sudah menjadi es akan langsung menjadi uap, dikenal

dengan istilah sublimasi.Dengan menggunakan freeze drying yang memanfaatkan

mekanisme sublimasi yang terjadi pada suhu dingin, proses perubahan kimia tidak akan

terjadi, tidak seperti pengeringan dengan menggunakan panas. Pengeringan bahan yang

sensitif terhadap panas dapat dilakukan menggunakan metode freeze drying yang

dilengkapi dengan teknik mikroenkapsulasi (Ezhilarasi et al., 2013).

Mikroenkapsulasi

Mikroenkapsulasi adalah teknik untuk melapisi butiran droplet bahan yang dikeringkan.

Teknik ini akan melindungi produk dari kerusakan selama proses pengeringan karena

suhu pemanasan yang tinggi, sehingga intensitas warna, flavor dan nutrisi produk dapat

dijaga (Versich, 2000). Selain itu, khususnya pada bahan dengan kandungan

monosakarida yang tinggi, metode ini digunakan untuk menghindari terbentuknya

produk yang lengket pada alat pengering. Mikroenkapsulasi dengan pengeringan

semprot telah banyak digunakan dalam industri pangan. Bahan enkapsulasi yang dapat

5

5

digunakan adalah karbohidrat, gum dan protein (Gharsallaoui et al., 2012).

Maltodekstrin digunakan sebagai bahan enkapsulasi karena kelarutannya yang tinggi

dalam air, viskositas yang rendah dan kadar gula yang rendah (Sansone et al., 2011).

Gum arab juga efektif sebagai bahan enkapsulasi karena fungsi proteksi koloid yang

dimilikinya. Namun bahan ini mempunyai kekurangan karena harganya, ketersediaan

dan variasi kualitas dari gum arab.

3.TUJUAN PENELITIAN

Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui stabilitas serbuk instan pewarna alami daun

jati muda yang diolah dengan proses freeze drying dan mikroenkapsulasi. Bahan

mikroenkapsulasi yang digunakan adalah maltodekstrin.

3. METODE PENELITIAN

Dalam penelitian ini digunakan daun jati muda dan maltodekstrin sebagai bahan

mikroenkapsulat. Penelitian dilakukan di Laboratorium Ilmu Pangan dan Rekayasa

Pengolahan Pangan Fakultas Teknologi Pertanian Unika Soegijapranata.

Ekstrak daun jati muda dibuat dari 30 gram daun jati muda dengan penambahan 150 ml

air. Selanjutnya dilakukan penambahan 20%, 40% dan 60% maltodekstrin DE 10 untuk

setiap 100 ml ekstrak. Penambahan asam sitrat dilakukan sampai diperoleh pH=3.

Sampel dimasukkan di dalam freezer selama 12 jam dan dilakukan freeze drying selama

48 jam. Serbuk daun jati muda yang diperoleh diseragamkan dengan pengayakan 80

mesh dan dilakukan analisa antosianin dan aktivitas antioksidan serta intensitas warna.

Pelarutan serbuk daun jati muda dilakukan menggunakan air dan didiamkan selama 9

jam. Selama waktu tersebut tiap interval 1,5 jam dilakukan pengukuran intensitas

warna, aktivitas antioksidan dan intensitas warna.

Analisa antioksidan dilakukan menggunakan metode DPPH. Intensitas warna dengan

menggunakan Chromameter. Analisa antosianin dengan metode AOAC (2005).

6

6

Ekstrak daun jati muda

Mikroenkapsulasi : maltodekstrin 20%, 40% dan 60%

Pengaturan pH = 3 dengan asam sitrat

Freeze drying

Serbuk instan daun jati muda

Pelarutan dalam air suhu ruang dan didiamkan selama 9 jam

uang

Analisa antosianin dan antioksdian

Analisa intensitas warna

Analisa antosianin dan antioksidan

Analisa intensitas warna

7

7

5.HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN

Serbuk daun jati muda yang dihasilkan dari proses pengeringan beku mempunyai kadar

air

8

8

Dari hasil penelitian ini dapat diketahui peran maltodekstrin sebagai bahan enkapsulasi

berperan untuk melindungi pigmen antosianin serbuk daun jati muda selama proses

pengeringan. Oleh karena itu, penambahan maltodekstrin yang paling tinggi

menghasilkan % inhibition yang paling tinggi pula.

Tabel 5.3. menunjukkan intensitas warna serbuk daun jati muda. Tingkat kecerahan

serbuk instan daun jati muda ditunjukkan oleh nilai L* (Lightness) dan intensitas warna

merah ditunjukkan oleh nilai a* (Redness) yang positif (MacDougall, 2002).

Tabel 5.3. Intensitas warna serbuk instan daun jati muda

Konsentrasi Warna

Maltodekstrin 20% L*=64,186±2,339

a

a*=14,338±1,208b

Maltodekstrin 40% L*=72,533±2,417

b

a*=11,538±0,731a

Maltodekstrin 60% L*=74,300±0,259

b

a*=11,433±0,511a

Keterangan :

Semua nilai merupakan nilai mean ± standar deviasi

Uji beda pada kolom warna dilihat berdasarkan komponen warna yang diuji (L* konsentrasi maltodekstrin 20% dibandingkan dengan L* konsentrasi maltodeksrin 40%

dan 60%; a* konsentrasi maltodekstrin 20% dibandingkan dengan a* konsentrasi

maltodeksrin 40% dan 60%)

Maltodekstrin mampu melindungi pigmen dari kerusakan selama pengeringan. Namun

penambahan maltodekstrin yang semakin banyak akan memudarkan warna jingga dari

serbuk pewarna alami tersebut. Penambahan 40% dan 60% maltodekstrin memberikan

warna jingga yang tidak berbeda nyata, namun lebih muda dibandingkan dengan

penambahan 20% maltodekstrin.

Stabilitas Pelarutan Serbuk Daun Jati Muda

Antosianin bersifat polar sehingga larut dalam air yang juga bersifat polar (Delgado,

2003). Kandungan antosianin serbuk daun jati muda saat pelarutan dan setelah

didiamkan selama 9 jam pada berbagai konsentrasi maltodekstrin dapat dilihat pada

Tabel 5.4.

9

9

Tabel 5.4. Antosianin Serbuk Daun Jati Muda Saat Pelarutan dan Setelah Didiamkan

Selama 9 Jam Berbagai Konsentrasi Maltodekstrin

Konsentrasi Antosianin (mg/l)

t0 (Awal)

Antosianin (mg/l)

t6 (Akhir)

Penurunan

Antosianin (%)

Maltodekstrin 20% 2.763±0,519a 2.262±0,442

a 18.221%

Maltodekstrin 40% 2,781±0,343a 0,597±0,085

a 78,532%

Maltodekstrin 60% 3.082±0,129a 0,547±0,080

b 82,251%

Keterangan :

t0 (awal) adalah waktu awal saat serbuk daun jati muda dilarutkan dalam air (pelarutan)

t6 (akhir) adalah waktu akhir saat serbuk daun jati muda didiamkan 9 jam dalam air

Semua nilai merupakan nilai mean ± standar deviasi

Nilai dengan superscript yang berbeda menunjukkan adanya perbedaan nyata dalam perlakuan dalam tingkat kepercayaan 95% (

10

10

Tabel 5.6. Kelarutan Serbuk Daun Jati Muda Berbagai Konsentrasi Maltodekstrin

Konsentrasi Kelarutan(%)

Maltodekstrin 20% 1,597±0,291a

Maltodekstrin 40% 3,413±0,368b

Maltodekstrin 60% 2,953±0,561b

Keterangan :

Semua nilai merupakan nilai mean ± standar deviasi

Nilai dengan superscript yang berbeda menunjukkan adanya perbedaan nyata dalam perlakuan dalam tingkat kepercayaan 95% (

11

11

Dari Gambar 5.2 dan Gambar 5.3 diperoleh persamaan linear yang menghubungkan

waktu dan nilai L* serta nilai a* selama pelarutan dan pendiaman selama 9 jam serbuk

instan daun jati muda. Persamaan linear dapat digunakan sebagai model perhitungan

karena diperolehnya nilai koefisien determinasi (R2) yang tinggi yaitu lebih besar dari

0,9.

Gambar 5.3. Persamaan Penurunan Nilai a* (Redness) Serbuk Daun Jati Muda Berbagai

Konsentrasi Maltodekstrin Setiap 1,5 Jam Sekali Saat Pelarutan dan

Setelah Didiamkan Selama 9 Jam

y = -0.0579x + 1.1049

y = -0.0283x + 0.7487

y = -0.03x + 0.4342

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

Nila

i a*

Waktu

maltodekstrin 20% maltodekstrin 40%

maltodekstrin 60% Linear (maltodekstrin 20%)

Linear (maltodekstrin 40%) Linear (maltodekstrin 60%)

12

12

t0

t1

t2

t3

t4

t5

t6

t0

t1

t2

t3

t4

t5

t6

t0

t1

t2

t3

t4

t5

t6

Gambar 5.4. Perubahan Warna Serbuk Daun Jati Muda Berbagai Konsentrasi

Maltodekstrin Setiap 1,5 Jam Sekali Saat Pelarutan dan Setelah

Didiamkan Selama 9 Jam (t0-t6; t menunjukkan waktu; (a)=matodekstrin

20%, (b)=maltodekstrin 40%, (c)=maltodekstrin 60%)

(a)

(b)

(c)

13

13

Setelah pelarutan dan didiamkan selama 3 jam, tampak adanya endapan yang tidak larut

yang merupakan komponen pati dari serbuk daun jati muda. Perubahan warna jingga

dari larutan jernih menunjukkan perubahan pewarna alami antosianin daun jati muda.

Perubahan yang signifikan pada ketiga konsentrasi maltodekstrin terjadi pada t3 yaitu

setelah larutan didiamkan selama 4,5 jam. Pigmen mengalami kerusakan karena panas

di ruangan dan adanya cahaya yang kontak dengan antosianin daun jati muda. Pigmen

antosianin mudah mengalami kerusakan dan sangat sensitif terhadap cahaya dan panas.

KESIMPULAN

1. Penambahan maltodekstrin sebanyak 20% menghasilkan serbuk pewarna alami

dengan nilai L* terendah dan nilai a* tertinggi setelah proses freeze drying dan

setelah pelarutan dengan air.

2. Penambahan maltodekstrin sebanyak 60% menghasilkan serbuk pewarna alami

dengan rendemen yang paling tinggi, serta % inhibition dan kandungan

antosianin yang paling tinggi.

14

14

DAFTAR PUSTAKA

AOAC. (2005). AOAC Offiial Method : Total Monomeric Anthocyanin Pigmen

Content of Fruit Juice, Beverages, Natural Colorant, and Wines pH Differential Method.

Benyamin Franklin Station. Washington D.C.

Ati, Neltji Herlina et al. (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. Salatiga.

Delgado-Vargas, F & O. Paredes-Lopez. (2003). NaturalColorants for Food and

Nutraceutical Uses. CRC Press. USA.

Ezhilarasi, P.N.; D. Indrani; B.S. Jena & C. Anandharamakrishnan. (2013). Freeze

Drying Technique For Microencapsulation of Garcinia Fruit Extract and Its Effect on

Bread Quality. Journal of Food Engineering. DOI 10.1016/j.jfoodeng.2013.01.009.

Fennema, O. R. (2011). Food Chemistry, Marcel Dekker, Inc. New York.

Gharsallaoui, A., Roudaut G., Chambin, O., Voilley, A. and Saurel, R. (2012).

Applications of spray-drying in microencapsulation of food ingredients: An overview.

Food Research International, 40 : 1107–1121.

MacDougall, Douglas B. (2002). Colour in Food (Improving Quality). Woodhead

Publishing Limited. Cambridge England. USA.

Sansone, F., Mencherini, T.,Picerno, P., d’Amore, M., Aquino, R.P. and Lauro, M.P.

(2011). Maltodextrin/pectin microparticles by spray drying as carrier for nutraceutical

extracts. Journal of Food Engineering, 105 : 468–476.

Saptarini, N. M, Suryasaputra, D and Nurmalia, H. (2015). Application of Butterfly Pea

extract as an indicator of acid-base titration. Journal of Chemical and Pharmaceutical

Research, 7(2) : 275-280.