Prosiding Seminar Nasional Penelitian, Pendidikan dan Penerapan MIPA,

Fakultas MIPA, Universitas Negeri Yogyakarta, 14 Mei 2011

K-1

KESTABILAN WARNA EKSTRAK KUBIS UNGU (Brassica oleracea)

SEBAGAI INDIKATOR ALAMI TITRASI ASAM BASA

Siti Marwati

Jurusan Pendidikan Kimia FMIPA UNY

Abstrak

Kubis ungu merupakan tanaman penghasil warna yang dapat digunakan sebagai

indikator alami titrasi asam basa. Zat warna dominan yang terdapat pada kubis ungu adalah

antosianin. Penggunaan tumbuhan sebagai indikator alami titrasi asam basa mempunyai

kelemahan diantaranya tidak awet dan terjadinya ketidakstabilan warna. Faktor-faktor yang

mempengaruhi kestabilan warna ekstrak kubis ungu antara lain pH, temperatur, cahaya dan

oksigen. Kestabilan warna berpengaruh pada tingkat kecermatan dan keakuratan hasil

titrasi menggunakan indikator alami tersebut. Oleh karena itu agar kestabilan warna

ekstrak kubis ungu sebagai indikator alami titrasi asam basa relatif tinggi maka indikator

tersebut disimpan dalam bentuk larutan pada kondisi asam, dalam wadah gelap dan

tertutup. Agar indikator tersebut dapat digunakan dalam waktu yang relatif lama (kurang

lebih 3 bulan) maka indikator tersebut disimpan pada temperatur 15 oC.

Kata Kunci: kestabilan warna, kubis ungu, antosianin

Pendahuluan

Indonesia merupakan negara dengan tingkat keanekaragaman hayati yang tinggi.

Kubis ungu (Brassica oleracea) merupakan salah satu jenis tanaman sayuran yang banyak

terdapat di Indonesia. Kubis ini mempunyai banyak manfaat karena mempunyai banyak

kandungan antara lain vitamin A, B, C dan E, mineral kalium, kalsium, fosfor, natrium dan

besi, serta mengandung antosinin. Adanya antosianin ini kubis ungu dapat menghasilkan

warna yang khas. (Rut Pramesti, 2009)

Kubis ungu mengandung antosianin yang berperan dalam berbagai warna merah

dan biru pada tanaman (Harborn, J.B., 1987). Zat warna dari kubis ungu ini diperoleh

dengan cara ekstraksi sehingga diperoleh ekstrak kubis ungu yang berwarna ungu. Ekstrak

kubis ungu ini dapat dimanfaatkan sebagai indikator alami titrasi asam basa karena ekstrak

kubis ungu dapat berubah warna pada setiap perubahan pH. Selama ini indikator yang

digunakan dibuat secara sintesis dari bahan-bahan kimia, begitu pula dengan indikator

asam basa. Sebenarnya indikator asam basa dapat dibuat dengan menggunakan bahan dari

lingkungan sekitar. Prinsip indikator adalah bahan yang memberikan warna berbeda pada

lingkungan asam dan basa. Pada umumnya bahan yang memiliki warna menyolok

memiliki sifat memberikan warna yang berbeda pada kedua suasana asam dan basa.

Hampir semua tumbuhan yang menghasilkan warna dapat digunakan

sebagai indikator titrasi asam basa karena dapat berubah warna pada suasana asam dan

basa. Masing-masing tumbuhan penghasil warna mempunyai karakter warna tertentu pada

setiap perubahan pH. Penggunaan indikator alami dipengaruhi oleh beberapa faktor

berkaitan dengan karakter berupa warna, trayek pH, tingkat kecermatan dan keakuratannya

jika dibandingkan dengan penggunaan indikator komersial. Penggunaan bahan

Siti Marwati/ Kestabilan Warna Ekstrak

K-2

pengekstrak, cara mengekstraksi dan cara penyimpanan mempengaruhi karakter indikator

alami. Bahan pengekstrak dan cara mengekstraksi akan berpengaruh pada warna ekstrak

yang digunakan sebagai indikator alami sehingga tingkat keakuratannya juga akan

berpengaruh. Cara penyimpanan akan berpengaruh pada kecermatan penggunaan indikator

alami.

Penggunaan tumbuh-tumbuhan penghasil warna sebagai indikator alami titrasi

asam basa mempunyai kelemahan yang berkaitan dengan ketidakstabilan warna ekstrak

yang digunakan sebagai indikator alami. Hal ini terjadi karena indikator alami tidak awet

atau mudah rusak karena adanya pengaruh kondisi lingkungan. Oleh karena itu dalam

kajian ini akan diulas tentang kestabilan warna ektrak kubis ungu sebagai indikator alami

dengan meninjau pengaruh pH, suhu, cahaya dan udara lingkungan. Dengan mengetahui

kestabilan warna dari ekstrak kubis ungu yang dipengaruhi oleh adanya pengaruh kondisi

lingkungan maka dapat digunakan untuk merekomendasikan cara penyimpanan ekstrak

kubis ungu sebagai indikator alami agar dapat digunakan dengan cermat dan akurat.

Pembahasan

Zat Warna Ekstrak Kubis Ungu

Kubis ungu mengandung setidaknya 36 dari 300 macam atosianin yang berperan

dalam berbagai warna merah dan biru. Molekul pigmen ini disimpan dalam sel-sel daun

kubis ungu (Cabrita, L., 1999). Ketika terkena panas selama memasak atau proses

perebusan, sel-sel yang mengandung antosianin terbuka, menyebabkan pigmen warna larut

ke dalam pelarut misalnya dalam hal ini air dan menghasilkan warna ungu. Hal inilah yang

disebut sebagai ekstrak kubis ungu yang dapat langsung digunakan sebagai indikator alami

titrasi asam basa.

Warna ekstrak kubis ungu dipengaruhi oleh bahan pengekstrak dan cara

mengekstraksinya. Kubis ungu yang diekstrak dengan aquades suhu 100 oC dan

ditempatkan pada botol gelap tertutup serta dibiarkan selama 24 jam menghasilkan warna

ekstrak biru keunguan dan trayek pH 3,4 – 6 (Regina Tutik Padmaningrum, dkk, 2007).

Kubis ungu yang diekstrak dengan menggunakan campuran metanol dan HCl pekat

sebanyak 1 % ditempatkan pada botol gelap tertutup suhu 25 oC dapat menghasilkan

warna ekstrak merah keunguan dan trayek pH 6,8 – 7,2 (Chigurupati, N.,dkk., 2002).

Kubis ungu yang telah dikeringkan kemudian diekstrak dengan aquades suhu 100 oC

ditempatkan dalam botol gelap dan tertutup menghasilkan warna ektrak merah pekat dan

trayek pH 8,8 – 10,7 (Candra Ajityas AS, 2010). Warna ekstrak yang berbeda-beda ini

menunjukkan bahwa jenis antosianin yang berperanan dalam menghasilkan warna merah

dan biru dipengaruhi oleh proses ekstraksinya.

Pigmen warna berupa antosianin merupakan pewarna paling penting dan tersebar

luas dalam tumbuhan. Pigmen yang berwarna kuat dan larut dalam air ini adalah penyebab

hampir semua warna merah jambu, merah tua, lembayung, ungu dan biru dalam daun

bunga, daun dan buah pada tumbuhan tinggi. Secara kimiawi, semua antosianin merupakan

turunan struktur aromatik tunggal yaitu sianidin dan semuanya terbentuk dari pigmen

sianidin ini dengan penambahan atau pengurangan gugus hidroksil atau dengan metilasi

atau glikosilasi (Cabrita, L., 1999). Secara kimiawi, antosianin adalah kelompok yang

sangat beragam, terdapat sebanyak 550 senyawa berbeda yang dilaporkan pada awal 2006

mengandung antosianin (Perisa, dkk, 2007).

Prosiding Seminar Nasional Penelitian, Pendidikan dan Penerapan MIPA,

Fakultas MIPA, Universitas Negeri Yogyakarta, 14 Mei 2011

K-3

Antosianin dapat membentuk senyawa-senyawa turunannya yaitu antosianidin,

sianidin, pelargonidin, petunidin, malvidin dan delfinidin. Antosianidin adalalah senyawa

flavanoid secara struktur termasuk kelompok flavon. Glikosida antosianidin dikenal

sebagai antosianin. Nama ini berasal dari bahasa Yunani yaitu antho berarti bunga, dan

kyanos berarti biru. Senyawa ini tergolong pigmen dan pembentuk warna pada tanaman

yang ditentukan oleh pH dari lingkungannya. Senyawa paling umum adalah antosianidin,

sianidin yang terjadi sekitar 80 % dari pigmen daun tumbuhan, 69 % dari buah-buahan dan

50 % dari bunga (Diyar Salahudin Ali, 2009). Antosianidin merupakan aglikon yang

terbentuk bila antosianin dihidrolisis dengan asam. Antosianidin yang paling umum sampai

saat ini adalah sianidin yang berwarna merah lembayung. Warna jingga disebabkan oleh

pelargonidin yang gugus hidroksilnya kurang satu dibandingkan dengan sianidin,

sedangkan merah tua, lembayung dan biru umumnya disebabkan oleh delfinidin yang

gugus hidroksilnya kurang satu dibandingkan sianidin. Gambar bentuk-bentuk strukstur

antosianin dapat dilihat pada gambar 1.

Gambar 1. Struktur Antosianin.

(Cabrita, L.,1999)

Gambar 1 menunjukkan bahwa warna tumbuhan yang disebakan karena adanya

antosianin dapat bervariasi tergantung dari kondisi ekstraknya. Warna yang bervariasi

disebabkan oleh bentuk struktur dari antosianin tersebut. Perubahan struktur tersebut

dipengaruhi oleh jumlah gugus hidroksilnya. Gugus hidroksil yang terikat pada struktur

antosianin ini dipengaruhi oleh pH. Hal inilah yang menyebabkan ekstrak kubis ungu dapat

digunakan sebagai indikator alami titrasi asam basa karena ekstraktersebut dapat berubah

warna seiring dengan perubahan pH.

Pengaruh pH terhadap Kestabilan Warna Ekstrak Kubis Ungu

Kubis ungu dapat digunakan indikator alami titrasi asam basa didasarkan oleh

adanya perubahan warna pada setiap perubahan pH. Sebagai contoh warna ekstrak kubis

ungu adalah merah pada pH 1, warna biru kemerahan pada pH 4, warna ungu pada pH 6,

Siti Marwati/ Kestabilan Warna Ekstrak

K-4

warna biru pada pH 8, warna hijau pada pH 12 dan warna kuning pada pH 13. Perubahan

warna ini sesuai dengan perubahan warna pada antosianin untuk setiap perubahan pH

(Harborn, J.B., 1987) dan (Aji Catur Murdiono, 2010).

Karena kandungan utama zat warna pada kubis ungu berupa senyawa antosianin

maka ditinjau mekanisme perubahan senyawa antosianin pada setiap perubahan pH dapat

dilihat pada Gambar 2. Perubahan struktur ini menyebabkan perubahan warna pada setiap

perubahan pH.

Gambar 2. Perubahan Struktur Kimia Antosianin pada Setiap Perubahan pH

(Harborn, J.B., 1987)

Gambar 2 menunjukkan bahwa untuk reaksi pada pH yang semakin tinggi maka antosianin

berada dalam kondisi terion sedangkan pada pH yang semakin kecil maka antosianin

berada dalam kondisi netral. Gugus R dan R’ menunjukkan terjadinya pembentukan

turunan dari antosianin. (Diyar Salahudin Ali, 2009).

Secara umum antosianin mempunyai kestabilan yang rendah. Selain mempengaruhi

warna, pH juga mempengaruhi stabilitasnya. Antosianin lebih stabil dalam suasana asam

daripada dalam suasana basa ataupun netral. Pada suasana asam antosianin berada dalam

bentuk garam flavilium yang lebih stabil sedangkan pada pH semakin besar warna ekstrak

kubis ungu menjadi memudar dan berubah menjadi warna biru (Parisa, dkk, 2007). Warna

biru pada suasana basa ini akan dapat berubah warna menjadi hijau setelah didiamkan

dalam botol gelap dan tertutup selama 8 menit (Candra Ajityas AS, 2010). Pada umumnya,

zat-zat warna distabilkan dengan penambahan larutan buffer yang sesuai. Jika zat warna

tersebut memiliki pH sekitar 4 maka perlu ditambahkan larutan buffer asetat, demikian

pula zat warna yang memiliki pH yang berbeda maka harus distabilkan dengan larutan

buffer yang sesuai.

Pengaruh Suhu terhadap Kestabilan Warna Ekstrak Kubis Ungu

Kestabilan warna ekstrak kubis ungu yang didominasi oleh adanya antosianin

dipengaruhi oleh suhu. Laju degradasi warna antosianin bertambah selama proses ekstraksi

dan penyimpanan jika terdapat perubahan suhu. Pengaruh suhu pada pH rendah (2 - 4)

menyebabkan terjadinya hidrolisis pada ikatan glikosida pada antosianin. Ketidakstabilan

warna ekstrak kubis ungu akibat adanya pengaruh suhu terlihat munculnya warna coklat

pada ekstrak tersebut. Pengaruh suhu pada pH yang tinggi menyebabkan terbentuknya

Prosiding Seminar Nasional Penelitian, Pendidikan dan Penerapan MIPA,

Fakultas MIPA, Universitas Negeri Yogyakarta, 14 Mei 2011

K-5

struktur intermediet dari antosianin sehingga warna ekstrak kubis ungu kurang stabil jika

dibandingkan kondisi ekstrak pada pH dan suhu yang rendah (Rein, 2005).

Secara umum, pengaruh suhu terhadap kestabilan warna ekstrak kubis ungu sama

seperti halnya pada pengaruh pH. Terjadinya ketidakstabilan warna karena terjadi

perubahan struktur dari antosianin sehingga menghasilkan warna yang berbeda. Sebagai

contoh, pelargonidin lebih stabil pada suhu 100 oC daripada petunidin dan petunidin lebih

stabil daripada malvidin. Dari beberapa studi tentang pengaruh suhu terhadap kestabilan

warna antosianin dari berbagai ekstrak tumbuhan berwarna ternyata antosianin pada kubis

ungu paling stabil jika dibandingkan dengan ekstrak srawbery dan anggur (Atoe E. L. dan

Von Elbe J. H., 1981).

Faktor suhu sebenarnya dapat memberikan efek positif terhadap antosianin. Faktor

suhu sangat penting pada perubahan struktur antosianin selama proses penyimpanan.

Kandungan antosianin dapat stabil jika disimpan pada suhu rendah, sebagai contoh warna

ekstrak strawberi dapat stabil selama 8 hari jika disimpan pada suhu 0 oC dan ekstrak kubis

ungu dapat bertahan selama 3 bulan jika disimpan pada suhu 15 OC (Wang dan Strech,

2001).

Pengaruh Cahaya terhadap Kestabilan Warna Ekstrak Kubis Ungu

Cahaya merupakan energi yang dibutuhkan untuk biosentesis antosianin dan juga

dapat mempercepat proses degradasi antosianin. Pengaruh cahaya terhadap kestabilan

warna ekstrak kubis ungu juga memberikan perubahan warna dari ekstrak tersebut. Sebagai

contoh ekstrak kubis ungu mempunyai warna yamg paling stabil jika disimpan di dalam

botol gelap atau di ruang gelap. Pada penyimpanan ekstrak kubis ungu selama 24 jam dan

terkena cahaya, pada suhu kamar serta pH 2,3 terjadi pengurangan intensitas warna sebesar

30 % sedangkan jika ditempatkan pada ruangan terbuka yang terkena langsung dengan

cahaya matahari terjadi pengurangan intensitas warna sebesar 50 %. Jika ekstrak kubis

ungu terkena cahaya fluoresen maka terjadi pengurangan intensitas warna sebesar 70 %

(Kearsley dan Rodriguez, 1981)

Degradasi antosianin akibat pengaruh cahaya sama dengan degradasi antosianin

karena pengaruh suhu. Terjadinya perubahan intensitas warna dari ekstrak kubis ungu

akibat pengaruh suhu menyebabkan terjadinya perubahan warna akibat terjadinya

perubahan struktur dari antosianin khususnya pada saat antosianin berada dalam bentuk

terion.

Pengaruh Udara (Oksigen) terhadap Kestabilan Warna Ekstrak Kubis Ungu

Udara dalam hal ini diasumsikan sebagai komponen utamanya berupa oksigen

berpengaruh terhadap kestabilan warna antosianin khususnya pada ekstrak kubis ungu.

Adanya oksigen dapat memberikan pengaruh munculnya perubahan suhu maupun

perubahan pH sehingga adanya oksigen ini juga akan menyebabkan terjadinya perubahan

warna ekstrak kubis ungu.

Zat warna antosianin yang terdapat pada kubis ungu tidak stabil dengan adanya

oksigen. Adanya oksigen ini menyebabkan terjadinya reaksi oksidasi antara antosianin

dengan oksigen yang mengakibatkan terjadinya perubahan struktur antosianin dengan

ditandai terjadinya pengurangan intensitas warna atau terbentuknya warna coklat dari

ekstrak kubis ungu yang dibiarkan pada udara terbuka. Selain terjadinya reaksi oksidasi

Siti Marwati/ Kestabilan Warna Ekstrak

K-6

dengan oksigen terjadi pula reaksi dengan radikal oksigen misalnya peroksiradikal, hal

inilah yang menyebabkan antosianin juga mempunyai aksi sebagai antioksidan (Jackman

et al, 1987). Agar tidak terjadi reaksi dengan oksigen maka ekstrak kubis ungu harus

disimpan dalam botol tertutup untuk menghindari kontak dengan oksigen yang terdapat

pada udara lingkungan.

Penutup

Berdasarkan hasil kajian ini menunjukkan bahwa kestabilan warna ekstrak kubis

ungu sebagai indikator alami dipengaruhi oleh beberapa faktor yaitu faktor pH, suhu,

cahaya dan udara. Adanya faktor-faktor tersebut akan menyebabkan terjadinya perubahan

struktur dari antosianin sebagai zat warna dominan pada ekstrak kubis ungu. Adanya

perubahan struktur antosianin mengakibatkan terjadinya perubahan warna sehingga

kestabilan warna ekstrak kubis ungu akan berubah. Kestabilan warna ekstrak kubis ungu

akan berpengaruh pada tingkat kecermatan dan keakuratan penggunaannya sebagai

indikator alami titrasi asam basa. Agar kestabilan warna ekstrak kubis ungu sebagai

indikator alami titrasi asam basa relatif tinggi maka indikator tersebut disimpan dalam

bentuk larutan pada kondisi asam, dalam wadah gelap dan tertutup. Agar indikator tersebut

dapat digunakan dalam waktu yang relatif lama (kurang lebih 3 bulan) maka indikator

tersebut disimpan pada temperatur 15 oC.

Daftar Pustaka

Aji Catur Murdiono, (2010), Karakterisasi Trayek ph dan Spektruk Absorpsi Ekstrak Kubis

Ungu Segar (Brassica oleracea) sebagai Indikator Alami Titrasi Asam Basa,

Laporan Penelitian, FMIPA UNY: Yogyakarta

Attoe EL, Von Elbe JH., (1981), Photochemical Degradation of Betanine and Selected

Anthocyanins. J Food Sci 46: 1934-1937.

Cabrita L. (1999). Analysis and stability of anthocyanins. [dissertation].University of

Bergen, Department of Chemistry, Bergen.

Candra Ajityas Anggit Saputra, (2010), Karakterisasi Trayek ph dan Spektruk Absorpsi

Ekstrak Kubis Ungu Kering (Brassica oleracea) sebagai Indikator Alami Titrasi

Asam Basa, Laporan Penelitian, FMIPA UNY: Yogyakarta

Chigurupati, N., Saiki, L., Geyser, C., Dash, K.A., (2002), Evaluation of Red Cabbage Dye

as A Potential Natural Color for Pharmaceutical use, International of Journal

Pharmaceutical 2002 July 25; 241(2): 293-299

Diyar Salahudin Ali, (2009), Identification of an Anthocyanin Compound from Strawberry Fruits

then Using as An Indicator in Volumetric Analysis, Journal of Family Medicine, Vol 7 Issue

7

Harborne J.B., (1987), Phytochemistry Methods, John Wiley and Sons: New York

Jackman RL, Yada RY, Tung MA, Speers RA. (1987). Anthocyanins as food colorants - a

review. Journal of Food Biochem 11: 201-247

Prosiding Seminar Nasional Penelitian, Pendidikan dan Penerapan MIPA,

Fakultas MIPA, Universitas Negeri Yogyakarta, 14 Mei 2011

K-7

Kearsley MW, Rodriguez N. (1981). The stability and use of natural colors in foods:

anthocyanin, β-carotene and riboflavin. Journal of Food Technology 16: 421-431.

Parisa, S., H. Reza, G. Elham and J. Rashid, (2007). Effect of heating, UV irradiation and

pH on stability of the anthocyanin copigment complex. J. Biol. Sci., 10: 267-272.

Regina Tutik Padmaningrum dan Das Salirawati, (2007), Pengembangan Prosedur

Penentuan Kadar Asam Cuka secara Titrasi Asam Basa dengan Berbagai Indikator

Alami(Sebagai Alternatif Praktikum Titrasi Asam Basa di SMA, Laporan Penelitian,

FMIPA UNY: Yogyakarta.

Rein., M., (2005), Copygment Reaction and Stability of Berry Anthocyanin, Desertation,

University of Helsinki.

Rut Pramesti, (2009), Pemanfaatan Kubis Ungu (Brassica oleracea) sebagai Detektor

Kadar Asam pada Limbah Tekstil, [online] www.docstoc.com, diakses 10 Maret

2010

Wang SY, Stretch AW. (2001). Antioxidant capacity in cranberry is influenced by cultivar and

storage temperature. J Agric Food Chem 49: 969-974.

Siti Marwati/ Kestabilan Warna Ekstrak

K-8

Prosiding Seminar Nasional Penelitian, Pendidikan dan Penerapan MIPA,

Fakultas MIPA, Universitas Negeri Yogyakarta, 14 Mei 2011

K-9