OPTIMASI PRODUKSI PEMANIS ALAMI CAIR DARI TANAMAN … · i OPTIMASI PRODUKSI PEMANIS ALAMI CAIR...

24
i OPTIMASI PRODUKSI PEMANIS ALAMI CAIR DARI TANAMAN Stevia rebaudiana Bertoni OPTIMIZATION OF LIQUID NATURAL SWEETENER PRODUCTION FROM Stevia rebaudiana Bertoni Oleh: Tiara Kasih Mirasanti 652013040 TUGAS AKHIR Diajukan kepada Program Studi Kimia Fakultas Sains dan Matematika guna memenuhi sebagian dari persyaratan untuk mencapai gelar Sarjana Sains PROGRAM STUDI KIMIA FAKULTAS SAINS DAN MATEMATIKA UNIVERSITAS KRISTEN SATYA WACANA SALATIGA 2017

Transcript of OPTIMASI PRODUKSI PEMANIS ALAMI CAIR DARI TANAMAN … · i OPTIMASI PRODUKSI PEMANIS ALAMI CAIR...

i

OPTIMASI PRODUKSI PEMANIS ALAMI CAIR DARI TANAMAN Stevia

rebaudiana Bertoni

OPTIMIZATION OF LIQUID NATURAL SWEETENER PRODUCTION FROM

Stevia rebaudiana Bertoni

Oleh:

Tiara Kasih Mirasanti

652013040

TUGAS AKHIR

Diajukan kepada Program Studi Kimia Fakultas Sains dan Matematika guna

memenuhi sebagian dari persyaratan untuk mencapai gelar Sarjana Sains

PROGRAM STUDI KIMIA

FAKULTAS SAINS DAN MATEMATIKA

UNIVERSITAS KRISTEN SATYA WACANA

SALATIGA

2017

ii

PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI

TUGAS AKHIR UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS

Sebagai civitas akademika Universitas Kristen Satya Wacana (UKSW), saya yang

bertanda tangan dibawah ini :

Nama : Tiara Kasih Mirasanti

NIM : 652013040

Program Studi : Kimia

Fakultas : Sains dan Matematika

Jenis Karya : Skripsi

Demi pengembangan ilmu pengetahuan, menyetujui untuk memberikan kepada UKSW

hak bebas royalty non–eksklusif (non–exclusive royalty free right) atas karya ilmiah

saya berjudul :

OPTIMASI PRODUKSI PEMANIS ALAMI CAIR DARI TANAMAN Stevia

rebaudiana Bertoni

Beserta perangkat yang ada (jika perlu).

Dengan hak bebas royalty non–eksklusif ini, UKSW berhak menyimpan, mengalih

media / mengalih formatkan, mengelola dalam bentuk pangkalan data, merawat, dan

mempublikasikan tugas akhir saya, selama tetap mencantumkan nama saya sebagai

penulis / pencipta.

Demikian pernyataan ini saya buat dengan sebenarnya.

Dibuat di : Salatiga

Tanggal : 31 Mei 2017

Yang menyatakan,

Tiara Kasih Mirasanti

Mengetahui,

Pembimbing I Pembimbing II

Dr. Yohanes Martono, M.Sc. Cucun Alep Riyanto, S.Pd., M.Sc.

iii

iv

1

OPTIMASI PRODUKSI PEMANIS ALAMI CAIR DARI TANAMAN Stevia

rebaudiana Bertoni

OPTIMIZATION OF LIQUID NATURAL SWEETENER PRODUCTION FROM

Stevia rebaudian Bertoni

Tiara Kasih Mirasanti1, Yohanes Martono

2, Cucun Alep Riyanto

2

1 Mahasiswa Program Studi Kimia,

2 Dosen Program Studi Kimia

Fakultas Sains dan Matematika, Universitas Kristen Satya Wacana Salatiga

Jalan Diponegoro No. 52-60 Salatiga 50711, Jawa Tengah – Indonesia

[email protected]

ABSTRACT

Stevia rebaudiana Bertoni contains main active compound namely Stevioside

and Rebaudioside A. In the processing of S. rebaudiana leaves, leaf color pigments

should be clarified to obtain a clear solution. The purpose of this study was to

determine the optimization of the Stevia liquid sweetener production process, to

determine the active compounds of Stevioside and Rebaudioside A. using High

Performance Liquid Chromatography (HPLC) in the natural sweetener liquid, to

examine physical properties and sensory test. Clarification solution was optimized

using kaolin adsorption method, while standardization product was conducted using

HPLC determination of stevioside and rebaudioside A compound. Physical properties

and the sensory test were performed using refractometry, Brix value, and organoleptic

assay. In addition, physical tests (refractometry and% Brix) and organoleptic sweetness

were analyzed using Simplex Lattice Design. Optimization of clarification method was

achieved in the optimum ratio which was based on clarification percentage of 10% (w /

v) at the contact time of adsorption 3 hours. Percent of clarification at wavelength 410

nm and 665 nm were 65% and 95%, respectively. The content of Rebaudioside A and

Stevioside in Stevia liquid sweetener were 33.83 μg / mL and 13.26 μg / mL,

respectively. The stevia and water solution mixture gave a significant effect on the

refractive index parameters, percent Brix and sensory of sweetener taste. However, no

significant effect on color parameters

Keywords: Stevia rebaudiana, High Performance Liquid Chromatography, adsorption,

classification.

2

PENDAHULUAN

Menurut keputusan Menteri Industri dan Perdagangan no.115/mpp/kep/2/1998

tanggal 27 Februari 1998, gula merupakan salah satu dari sembilan bahan pokok

kebutuhan masyarakat Indonesia. Kesembilan bahan pokok tersebut yaitu beras, gula,

minyak goreng, daging, telur, susu, jagung, minyak tanah, dan garam. Konsumsi gula

masyarakat Indonesia mencapai angka 5,2 juta ton per tahun (Rosyidah, 2013). Salah

satu industri yang berkembang pesat di Indonesia yang menggunakan pemanis sebagai

salah satu bahan bakunya adalah industri makanan dan minuman. Menteri Perindustrian

Saleh Husin menyatakan bahwa nilai investasi Penanaman Modal Dalam Negeri

industri makanan dan minuman sebesar Rp 13,93 triliun pada periode 2014 bulan

Januari-September. Konsumsi pemanis akan meningkat seiring dengan meningkatnya

penduduk dan berkembangnya industri berbahan baku gula. Hingga saat ini Indonesia

masih harus mengimpor bahan pemanis, terutama gula tebu untuk memenuhi kebutuhan

di dalam negeri.

Bahan pemanis terbagi menjadi dua macam, yaitu pemanis alami dan pemanis

buatan. Bahan pemanis alami memiliki nilai kalori tinggi dan mudah dicerna tubuh,

seperti gula dari aren, bit, madu, dan kelapa. Bahan pemanis buatan/sintesis yang

banyak dikonsumsi masyarakat yaitu sakarin, aspartam, siklamat, sorbitol, xylitol,

sucralosa, dan acesulfame-K (Luqman, 2007). Bahan pemanis sintesis memiliki nilai

kalori rendah dan sulit dicerna tubuh. Namun pemanis buatan memiliki sifat

karsinogenik yang dapat memicu kanker. Sehingga perlu dikembangkan alternatif

pemanis alami yang dapat digunakan untuk mencukupi kebutuhan terhadap pemanis

tersebut.

Masyarakat saat ini cenderung mencari pemanis alami rendah kalori yang

berkhasiat antidabetes dan aman bagi tubuh. Salah satu bahan alami yang berpotensi

sebagai agen antidiabetes adalah tanaman Stevia rebaudiana Bert. Kandungan senyawa

aktif utama dalam tanaman S. rebaudiana Bert. adalah steviosida (6-10%) dan

rebaudiosida A (2-4%) (Londhe and Nanaware, 2013). Keunggulan senyawa ini adalah

selain memiliki rasa manis (250-300 kali sukrosa) dan non kalori, juga memiliki

aktivitas penurunan gula darah yang tinggi dan dapat memperbaiki fungsi sel β-

pankreas yang rusak. Keunggulan lain steviosida adalah dapat meningkatkan jumlah

3

dan sensitivitas insulin dan tidak menurunkan gula darah pada kadar normal serta tidak

menyebabkan desensitizasi sel β-pankreas sehingga aman untuk menjaga kadar gula

darah dan sangat potensial untuk terapi DM tipe 2 dalam jangka waktu lama (Kujur et

al., 2010; Gregersen et al., 2004).

O

O

O

OH

OH

CH3 CH2

O

O

OH

OH

OH

O

O

OH

OH

OH

OH OH

CH3H

H

OH

Gambar 1. Struktur kimia Steviosida

O

O

O

OH

OH

CH2

O

O

OH

OH

OH

O

O

OH

OH

OH

OH

CH3H

H

OH

CH3

O

O

OHOH

OH

OH

Gambar 2. Struktur kimia rebaudiosida A

Martono dkk. (2011) sudah berhasil mengkristalkan steviosida dari tanaman S.

rebaudiana Bert. Namun, proses kristalisasi masih membutuhkan peralatan dengan

biaya/cost yang tinggi. Dalam penelitian Martono dan Soetjipto (2014), minuman

fungsional yang dihasilkan memiliki aktivitas penurunan gula darah sebesar 64% dan

aktivitas antioksidan 57% untuk meredam radikal DPPH. Akan tetapi, penelitian

tersebut masih memiliki kelemahan jika dilihat dari sisi industri yaitu minuman masih

memiliki permasalahan dalam volume dan berat untuk pengangkutan produk serta

stabilitasnya. Oleh karena itu, perlu dikembangkan sediaan lain yang lebih praktis

proses produksinya, penggunaannya, dan penjualannya namun memiliki tingkat

4

kebutuhan yang tinggi. Salah satu produk yang dapat dikembangkan adalah pemanis

alami rendah kalori cair Stevia.

Dari latar belakang di atas, maka tujuan dari penelitian ini adalah:

1. Menentukan optimasi proses produksi pemanis cair Stevia.

2. Menentukan kandungan senyawa aktif Steviosida dan Rebaudiosida A

menggunakan High Performance Liquid Chromatoraphy (HPLC) dalam pemanis

alami cair yang dihasilkan.

3. Menguji pengaruh sifat fisikawi (refraktometri dan %Brix) serta tingkat kemanisan

secara organoleptik.

METODOLOGI

Bahan

Sampel yang akan digunakan dalam penelitian ini adalah tanaman S. rebaudiana

Bert. yang diambil dari perkebunan P.T. Java Sakti Niaga di daerah Bandungan, Jawa

Tengah. Bahan kimia yang digunakan diantaranya adalah: etanol, aquades, NaOH,

Asam sitrat pro analys (Merck, Germany), HCl, asetonitril (HPLC grade, Merck.

Germany), Methanol (HPLC grade, Merck Germany). Standar baku senyawa: steviosida

dan rebaudiosida A dengan kemurnian >99% (WAKO, JAPAN).

Alat

Alat yang digunakan diantaranya adalah neraca analitis dengan ketelitian 0,01 g

(Ohaus, TAJ602) dan 0,1 mg (Ohaus pioneer), pH meter (Hanna HI 9812), oven, cawan

petri, waterbath (Memmert), rotary evaporator (Buchi R-114), spektrofotometer UV-

VIS (Shimadzu 1240), shaker (Kika Labortechnik KS501digital) soxhlet, moisture

analyzer (Ohaus MB25), ultrasonikator (Krisbow Ultrasonic cleaner DSA50-GL2-

2.5L), furnance ,refraktometer, Brix meter dan peralatan gelas laboratorium.

Metode Penelitian

Preparasi Sampel (Martono dan Hastuti, 2013)

Seluruh bagian tanaman S. Rebaudiana Bert. yang sudah dibersihkan dari tanah,

dikeringkan dengan drying cabinet selama 24 jam pada suhu ± 50°C. Sampel yang

5

sudah kering kemudian dihaluskan dengan grinder. Sampel diayak dengan ayakan 60

mesh.

Pengukuran Kadar Air (Martono dan Hastuti, 2013)

Sampel yang sudah dihaluskan kemudian diukur kadar airnya dengan

menggunakan moisture analyzer.

Ekstraksi Steviosida dan Rebaudiosida A dari Daun S. rebaudiana Bert.

Sampel diekstraksi menggunakan sonikator dengan perbandingan massa

sampel:pelarut (air) sebesar 1:20 (b/v). Seberat 15,00 g sampel dilarutkan dalam 300

mL aquades kemudian diekstraksi selama 15 menit untuk masing-masing siklus pada

suhu 40°C sebanyak 6 siklus. Larutan disaring dan filtratnya ditampung. Filtrat

ditambahkan asam sitrat 50% hingga pH 3. Larutan disaring dan filtrat ditambahkan

NaOH 0,1 M hingga pH 9. Larutan disaring kembali dan ditambahkan HCl 0,1 M

hingga pH 7 (volume tertentu). Larutan dipasteurisasi pada suhu 105˚C selama 3 menit

dan didinginkan. Larutan ini disebut larutan stevia.

Aktivasi Kaolin (Martono dan Hastuti, 2013)

Seberat 25 g kaolin direfluk dalam 500 mL H2SO4 10 M selama 1 jam.

Kemudian larutan didekantasi. Larutan ditambah aquades dan didekantasi lagi hingga

konsentrasi H2SO4 menurun kemudian disaring, endapan dibilas dengan aquades berkali

kali, dioven semalam kemudian digrinder. Kaolin dikalsinasi pada suhu 600°C selama 6

jam.

Aktivasi Bentonit (Martono dan Hastuti, 2013)

Seberat 50 g bentonit dimaserasi dengan 1L HCl 10%, dipanaskan pada suhu

90°C selama 1 jam. Kemudian larutan disaring, endapan dibilas dengan aquades

berkali-kali, dioven, kemudian digrinder. Bentonit dikalsinasi selama 6 jam pada suhu

600°C.

Klarifikasi larutan S. rebaudiana

Larutan stevia yang dihasilkan kemudian diadsorbsi menggunakan campuran

bentonit+kaolin. Waktu kontak adsorpsi divariasi yaitu 3, 4, dan 5 jam. Berdasarkan

waktu optimal klarifikasi, adsorpsi larutan S. rebaudiana dilakukan kembali dengan

adsorben kaolin. Optimasi rasio kaolin yang telah diaktivasi dengan larutan S.

rebaudiana divariasi dengan konsentrasi (b/v) 5%, 10%, 15%, dan 20%. Larutan

6

kemudian disaring, filtrat ditampung, dan adsorben dicuci dengan air panas 5 kali

kemudian filtrat digenapkan pada volume tertentu.

Pengukuran Persen Klarifikasi Pigmen Larutan Stevia Menggunakan

Spektrofotometer UV-Vis

Absorbansi dari larutan stevia setelah di pH dan filtrat yang sudah diadsorpsi

dengan variasi konsentrasi kaolin diukur pada panjang gelombang 665 nm (pigmen

hijau) dan 410 nm (pigmen kuning). Hasil pengukuran larutan kemudian dihitung

persen klarifikasi larutan dengan rumus sebagi berikut :

(1)

Penentuan Isoterm-sorpsi

Ekstrak Stevia yang sudah dilakukan penyesuaian pH diadsorpsi menggunakan

kaolin 10% dan divariasi pengenceran yaitu tanpa pengenceran, pengenceran dua kali,

tiga kali, empat kali dan lima kali. Kemudian ekstrak dimaserasi selama 3 jam dan

diukur absorbansinya dengan spektrofotometer pada panjang gelombang 410 nm

(pigmen kuning) dan 665 (pigmen hijau). Selanjutnya dilakukan perhitungan untuk

mendapatkan persamaan Langmuir dan Freundlich dengan persamaan sebagai berikut:

Persamaan Isoterm Langmuir

(2)

Persamaan Isoterm Freundlich

atau (3)

Produksi Gula Cair Stevia

Daun stevia yang telah diekstrak dengan perbandingan serbuk stevia:pelarut (air)

sebesar 1:20 (b/v) disesuaikan pHnya, kemudian dilakukan adsorpsi dengan adsorben

kaolin teraktivasi asam sulfat 5 M secara maserasi selama 3 jam. Larutan hasil adsorpsi

disaring dan kemudian dilakukan pemekatan hingga konsentrasi 10% dari volume

larutan awal. Pemekatan dilakukan dengan memanaskan larutan pada api kecil pada

suhu larutan ±95°C.

7

Analisis Kromatografi Cair Kinerja Tinggi (KCKT) Kandungan Steviosida dan

Rebaudiosida A

Sampel hasil optimasi sediaan cair (ekstrak awal, stelah penyesuaian pH, setelah

adsorpsi, setelah pemekatan) ditentukan kandungan Steviosida dan Rebaudiosida A

dengan metode KCKT. Sejumlah 20 µL sampel diinjeksikan dalam HPLC dengan

kondisi kromatografi yang digunakan adalah fase diam Eurospher C-18 (250 x 4,6 mm.,

5 µm). Fase gerak A akuades:metanol (90:10, v/v) dan B adalah asetoniril dengan

perbandingan 65:35 (A:B, v/v) dan ditambah larutan asam trifluoro asetat 0,1% (v/v).

Kecepatan alir fase gerak adalah 0,6 mL/min. Deteksi dilakukan dengan detektor UV

pada panjang gelombang 210 nm.

Uji Refraktometri

Uji refraktrometri dilakukan dengan refraktometer pada berbagai formula

minuman (gula cair:air) dengan kontrol sukrosa 10%.

Uji %Brix

Uji %Brix dilakukan dengan Brix meter berbagai formula minuman (gula

cair:air) dengan kontrol sukrosa 10%.

Uji Organoleptik

Uji hedonik dilakukan pada berbagai formula minuman terhadap 25 panelis. Uji

dilakukan dengan 5 parameter penilaian yaitu 5 = sangat suka, 4 = suka, 3 = agak suka,

2 = tidak suka, 1 = sangat tidak suka terhadap parameter rasa, aroma, warna dan

keseluruhan.

Analisa Data

Data optimasi klarifikasi secara adsorpsi dianalisa dengan model isoterm sorpsi

Langmuir dan Freundlich berdasarkan persen klarifikasi. Data analisa KCKT dianalisa

secara deskriptif. Data parameter fisikawi dan organoleptik yang diperoleh dianalisa

dengan menggunakan model Simplex Lattice Design dengan peubah tak terikat yang

dilakukan pada penelitian sesuai pada Tabel 1 (Karaman et al., 2010). Analisa data

yang diperoleh dilakukan dengan menggunakan software Design Expert 7.0.0.

8

Tabel 1. Tabel peubah tak terkait

Gula

Cair

Stevia

(mL)

Air

(mL)

Respon

indeks

Refraksi

Respon Brix (%) Respon rasa Respon warna

0 1 0,0 -0,0 2 3

0,25 0,75 0,1 0,0 2 3

0,5 0,5 0,2 0,0 3 3

0,5 0,5 0,2 0,0 2 3

1 0 0,8 0,1 3 3

0,75 0,25 0,5 -0,0 3 3

0 1 0,0 -0,0 3 3

1 0 0,8 0,1 2 3

HASIL DAN PEMBAHASAN

Optimasi Waktu Kontak Adsorpsi

Warna merupakan salah satu faktor yang sangat mepengaruhi kualitas minuman.

Penjernihan larutan stevia dapat dilakukan dengan penyesuaian pH dan klarifikasi

larutan dengan adsorben. Klarifikasi larutan dengan adsorben melibatkan proses

adsorpsi. Proses ini akan menjerap zat warna dan kontaminan dalam larutan sehingga

larutan menjadi jernih (Martono dan Hastuti, 2013).

Pengaruh penyesuaian pH pada hasil ekstraksi daun stevia menunjukkan hasil

yang efektif dalam proses degradasi klorofi. Hasil larutan sebelum dan seteah proses

adsorpsi dapat dilihat pada Gambar 3.

(a) (b) (c)

Gambar 3. (a) hasil ekstraksi daun stevia (b) hasil penyesuaian pH (c) hasil adsorpsi kaolin

9

Pada Gambar 3 dapat dilihat perubahan warna yang terjadi pada larutan. Pada

suasana asam klorofil akan mengalami degradasi. Pada kondisi tersebut klorofil akan

melepaskan Mg2+

dan akan membentuk senyawa turunan feofitin, sehingga warna hijau

larutan berubah menjadi kuning kecoklatan (Martono dan Hastuti, 2013).

Dalam penelitian dilakukan optimasi waktu kontak adsorpsi bentonit dan kaolin

dan diperoleh waktu kontak optimal secara maserasi adalah 3 jam dari variasi waktu

kontak 3, 4, dan 5 jam. Penentuan waktu kontak mengacu pada penelitian sebelumnya

yang dilakukan oleh Martono dan Hastuti (2013). Hasil optimasi waktu kontak dapat

dilihat pada Gambar 3 berikut:

Gambar 4. Spektra spektroskopi UV-VIS hasil optimasi waktu kontak adsorben bentonit dan kaolin pada

kisaran panjang gelombang 200-800 nm

Pada penelitian lanjutan dilakukan optimasi konsentrasi adsorben dengan rasio

adsorben:larutan stevia yang dilakukan berdasarkan waktu kontak optimal yang

diperoleh pada penelitian sebelumnya yaitu 3 jam maserasi. Digunakan adsorben

bentonit teraktivasi kaolin teraktivasi serta campuran bentonit dan kaolin teraktivasi.

Efektivitas deklorofilasi untuk masing-masing adsorben disajikan pada Tabel 2.

Tabel 2. Efektifitas deklorofilasi (%) dari perlakuan penyesuaian pH dan adsorpsi

Rasio adsorben :

larutan stevia

Efektifitas deklorofilasi

λ 410

Efektifitas deklorofilasi

λ 665

Kaolin Bentonit Bentonit

dan kaolin kaolin Bentonit

Bentonit dan

kaolin

5% 68% 0% 59% 82% 21% 70%

10% 65% 4% 75% 95% 36% 89%

15% 62% 19% 88% 95% 42% 98%

20% 78% 41% 92% 93% 54% 97%

10

Berdasarkan waktu optimal klarifikasi, adsorpsi larutan S. rebaudiana dilakukan

kembali dengan adsorben kaolin yang sebelumnya telah diaktivasi menggunakan asam

sulfat 10 M yang direfluks selama 1 jam dan dilanjutkan furnace selama 6 jam. Proses

aktivasi kaolin menggunakan asam akan menghasilkan kaolin yang memiliki sisi aktif

lebih besar dan keasaman permukaan yang lebih besar, sehingga akan dihasilkan

adsorben dengan kemampuan adsorpsi yang lebih tinggi dibandingkan sebelum

diaktivasi sedangkan aktivasi dengan pemanasan (kalsinasi) yang dilakukan pada

lempung akan menyebabkan bertambah besarnya ukuran pori dengan bentuk kristal

yang lebih baik. Pemanasan dengan suhu tinggi dan waktu yang lama, menyebabkan

adsorben cenderung mengalami rekristalisasi sehingga menghasilkan kristal-kristal yang

lebih baik dengan pori-pori yang lebih besar (Notodarmojo, 2005).

Pada Tabel 2 terlihat bahwa rasio optimum efektifitas deklorofilasi larutan yaitu

dengan menggunakan adsorben campuran bentonit kaolin 20% (b/v), akan tetapi dengan

pertimbangan efektivitas biaya adsorben dan aktivasinya maka dipilih adsorben kaolin

dengan rasio adsorben:larutan stevia 10% (b/v), di mana pada panjang gelombang 410

nm (warna kuning) dan 665 nm (warna hijau) diperoleh efektifitas deklorofilasi 65%

dan 95% secara berurutan.

Keberadaan kaolin meningkatkan kapasitas adsorpsi dimana kaolin yang

teraktivasi memiliki rasio Si/Al yang lebih besar (gugus Lewis dan Bronsted), area

permukaan partikel yang lebih besar dan volume pori partikel yang lebih besar yang

dipengaruhi oleh pH, suhu dan waktu interaksi (Kumar dkk, 2013). Larutan hasil

adsorpsi dapat dilihat pada Gambar 3.

Isoterm-sorpsi

Setelah dilakukan optimasi waktu kontak yang telah dilakukan pada penelitian

sebelumnya. Pada penelitian ini dilakukan pemodelan isotermsorpsi adsorben kaolin

(teraktivasi asam sulfat berdasarkan % deklorofilasi. Hasil isoterm adsorpsi pada larutan

stevia yang diadsorpsi dengan adsorben kaolin disajikan pada Gambar berikut:

11

Gambar 5. Kurva linearitas Langmuir pada panjang gelombang 410 nm

Gambar 6. Kurva linearitas Langmuir pada panjang gelombang 665 nm

Gambar 7. Kurva linearitas Freundlich pada panjang gelombang 410 nm

Gambar 8. Kurva linearitas Freundlich pada panjang gelombang 665 nm

12

Berdasarkan pada isoterm-sorpsi, adsorpsi kaolin mengikuti model Langmuir

baik pada panjang gelombang 410 nm maupun 665 nm dilihat dari nilai linearitasnya

(R2) λ 410 nm R

2 = 9599 dan λ 665 nm R

2 = 9569 () . Berdasarkan persamaan langmuir

yang diperoleh, kapasitas adsorpsi kaolin yang teraktivasi asam adalah 13,1579 (mg/g)

dan 6,6667 (mg/g).

Hasil penelitian juga menunjukkan bahwa senyawa aktif steviosida dan

rebaudiosida A juga teradsorpsi oleh kaolin. Data recovery desorspsi steviosida,

rebaudiosida A oleh kaolin disajikan pada Tabel 3.

Tabel 3. Perhitungan recovery desorpsi menggunakan pelarut asam fosfat 0,1%, etanol 60%, dan air

panas

Jenis pelarut

Recovery Desorpsi

Rebaudiosida A Steviosida

air 3.74% 8.45%

etanol 3.77% 63.84%

Asam fosfat 4.69% 115.11%

Pada hasil recovery desorpsi menunjukkan hasil yang rendah, sehingga untuk

optimasi selanjutnya tidak dilakukan proses desorpsi. Selain karena persen recovery

yang rendah juga karena penggunaan pelarut yang jika digunakan di industri nantinya

tidak efisien.

Pada Tabel 3 menunjukkan bahwa senyawa steviosida terdesorpsi lebih besar

dibandingkan rebaudiosida A. Sedangkan desorpsi rebaudiosida A hanya memberikan

recovery sebesar 3,74 % untuk air; 3,77% untuk etanol; dan 4,69% untuk asam fosfat.

Analisis KCKT Kandungan Steviosida dan Rebaudiosida A

Setelah proses optimasi dilakukan analisis kandungan Steviosida dengan KCKT

pada larutan Stevia, yaitu pada ekstrak awal, setelah penyesuian pH, setelah adsorpsi,

setelah pemekatan, dan sebagai pembanding adalah ST1. Hasil analisis KCKT dapat

dilihat pada Tabel 4.

13

Tabel 4. Hasil Analisis KCKT

Sampel Rebaudiosida A

(µg/mL)

Steviosida (µg/mL)

Ekstrak Awal 3613,19 1397,66

Setelah penyesuaian pH 211,89 79,67

Setelah adsorpsi 33,83 13,26

Produk pemanis cair 633,36 252,53

ST1 229,69 10,13

Pada Tabel 4 dapat dilihat bahwa kandungan rebaudiosida A lebih besar

daripada steviosida, hal tersebut disebabkan karena penggunaan pelarut yang digunakan

adalah air yang bersifat polar. Rebaudiosida A lebih polar daripada Steviosida sehingga

rebaudiosida A lebih banyak terekstrak dalam air dibanding steviosida. Profil

kromatogram untuk masing-masing sampel disajikan pada Gambar 9 berikut:

a b

c d

gambar 9. Kromatogram (a) larutan stevia (ekstrak awal); (b) setelah penyesuaian pH; (c) setelah

adsorpsi; (d) produk pemanis cair stevia

Pada penelitian Afandi et al. (2013) tentang optimasi ekstraksi Rebaudiosida A

dari S. rebaudiana dengan analisis High Perfomance Liquid Chromatography

menunjukkan hasil total dan jumlah Rebaudiosida A yang diekstraksi menggunakan

pelarut organik, air, dan campurannya menunjukkan bahwa hasil ekstrak tinggi

14

rebaudiosida A diperoleh dari ekstraksi yang menggunakan pelarut organik polar yang

mengandung gugus hidroksil, yaitu metanol, etanol, dan aseton berair. Metanol, etanol,

dan air memiliki sifat kelarutan yang serupa karena mengandung gugus hidroksil yang

bersifat hidrofilik.

Pada penelitian ini kandungan Rebaudisida A lebih dipertahankan, karena

Rebaudiosida A memiliki rasa yang lebih manis dan tidak memiliki after taste pahit

seperti steviosida. Oleh karena itu, untuk produksi gula cair maka kandungan

Rebaudiosida A lebih dipertahankan.

Ekstraksi Rebaudiosida A juga dipengaruhi oleh kondisi suhu. Efek suhu pada

ekstraksi bersifat ganda. Temperatur yang lebih tinggi dapat mempercepat aliran pelarut

dan dengan demikian meningkatkan Rebaudiosida A. Suhu yang lebih tinggi juga dapat

menurunkan kerapatan cairan yang dapat mengurangi efisiensi ekstraksi (Guo-Qing et

al., 2005). Suhu juga mempengaruhi kemurnian rebaudiosida A yang ditemukan dalam

ekstrak. Kemurnian rebaudiosida A optimum pada suhu 40°C namun mulai menurun

seiring kenaikan suhu karena pada suhu yang lebih tinggi, senyawa yang tidak

diinginkan lainnya diekstraksi (Afandi dkk, 2013).

Uji fisikawi (refraktrometri dan brix) serta Uji Organoleptik

Hasil dari pengujian ini dianalisa dengan Simplex Lattice Design untuk

mengetahui respon masing-masing uji. Persamaan polinomial orde dua pada penelitian

ini berdasarkan persamaan matematis berikut ini, yaitu:

Hasil analisis sidik ragam dari Simplex Lattice Design untuk respon hasil

refrektometri dari gula cair stevia terhadap air disajikan pada Tabel 5 (Lampiran) dan

Gambar 10.

Design-Expert® SoftwareComponent Coding: Actualrefraktro

Design Points95% CI Bands95% PI Bands

X1 = A: steviaX2 = B: air

0

1

0.25

0.75

0.5

0.5

0.75

0.25

1

0

A: stevia

B: air

refra

ktro

-0.5

0

0.5

1

1.5

2

2

Two Component Mix

Gambar 10. Refraktogram dari respon gula cair stevia terhadap air

15

Persamaan polinomial Simpex Lattice Design untuk respon indeks refraksi adalah

sebagai berikut :

Y = 0,817647X1 + 0,284314X2 – 1,38039 X1. X2 (5)

Pada Tabel 5 dapat dilihat bahwa respon indeks refraksi menunjukkan hasil

yang signifikan terhadap semua formulasi gula cair stevia dan air. Dari Gambar 10

dapat dilihat bahwa semakin besar konsentrasi gula cair stevia yang ditambahkan,

semakin besar pula indeks refraksinya. Hal ini disebabkan karena adanya perubahan laju

cahaya ketika melewati larutan gula. Cahaya yang melewati suatu materi akan

mengalami interaksi dengan molekul-molekul dan atom-atom dari materi tersebut (Eko

dkk., 2010).

Hasil analisis sidik ragam dari Simplex Lattice Design untuk respon hasil Brix

dari gula cair stevia terhadap air disajikan pada Tabel 6 (Lampiran) dan Gambar 11.

Persamaan polinomial Simplex Lattice Design untuk respon brix adalah berikut :

Y = 0,093464X1 + 0,004575X2 – 0,21961X1.X2 (6).

Design-Expert® SoftwareComponent Coding: Actualbrix (%)

Design Points95% CI Bands95% PI Bands

X1 = A: steviaX2 = B: air

0

1

0.25

0.75

0.5

0.5

0.75

0.25

1

0

A: stevia

B: air

brix

(%)

-0.1

-0.05

0

0.05

0.1

0.15

2

2 2

Two Component Mix

Gambar 11. Brix dari respon gula cair stevia terhadap air

Pada Tabel 6 dapat dilihat bahwa respon Brix menunjukkan hasil yang

signifikan terhadap semua formulasi gula cair stevia dan air. Akan tetapi untuk

kesesuaian model (lake of fit) tidak memberikan informasi apapun atau dapat dikatakan

model analisis yang digunakan kurang sesuai. Pada Gambar 11 terlihat semakin banyak

konsentrasi gula cair yang yang ditembahkan maka %brix yang diperoleh juga semakin

tinggi.

Hasil analisis varian dari Simplex Lattice Design untuk respon hasil organoleptik

untuk warna dan rasa dapat dilihat pada Tabel 7 dan 8 (Lampiran), Gambar 12, dan

Gambar 13. Persamaan polinomial Simplex Lattice Design untuk respon warna adalah

berikut :

16

Y = 3 (7)

Design-Expert® SoftwareComponent Coding: Actualwarna

Design Points

X1 = A: steviaX2 = B: air

0

1

0.25

0.75

0.5

0.5

0.75

0.25

1

0

A: stevia

B: air

warn

a

2.99

2.995

3

3.005

3.01Warning! Factor not in model.

22 2

Two Component Mix

Gambar 12. Warna dari respon gula cair stevia terhadap air

Sedangkan persamaan polinomial Simplex Lattice Design untuk respon rasa adalah

berikut :

Y = 3,180556X1 + 2,069444X2 (8)

Design-Expert® SoftwareComponent Coding: Actualrasa

Design Points95% CI Bands95% PI Bands

X1 = A: steviaX2 = B: air

0

1

0.25

0.75

0.5

0.5

0.75

0.25

1

0

A: stevia

B: air

rasa

1

1.5

2

2.5

3

3.5

4

2

2

2

Two Component Mix

Gambar 13. Rasa dari respon gula cair stevia terhadap air

Warna merupakan salah satu faktor yang sangat mepengaruhi kualitas minuman.

Penjernihan larutan stevia dapat dilakukan dengan penyesuaian pH dan klarifikasi

larutan dengan adsorben. Klarifikasi larutan dengan adsorben melibatkan proses

adsorpsi. Proses ini akan menjerap zat warna dan kontaminan dalam larutan sehingga

larutan menjadi jernih (Martono dan Hastuti, 2013).

Berdasarkan uji organoleptik dari parameter warna yang dianalisis dengan

Simplex Lattice Design menunjukkan hasil yang tidak berbeda antar formula yang diuji.

Hal tersebut menunjukkan dari semua formulasi untuk parameter warna tidak

berpengaruh terhadap kesukaan panelis. Sedangkan untuk respon rasa dari hasil analisis

sidik ragam dengan Simplex Lattice Design menunjukkan ada perbedaan bermakna

terhadap semua formulasi gula cair stevia dan air. Pada Gambar 13 dapat dilihat

formulasi rasa yang disukai yaitu pada formulasi gula cair stevia dan air 1:0;

17

0,75:0,25;dan 0,5:0,5. Hal ini menunjukkan bahwa rasa berpengaruh terhadap kesukaan

panelis.

KESIMPULAN

1. Produksi minuman cair Stevia optimal pada penggunaan adsorben kaolin secara

maserasi selama 3 jam dengan perbandingan adsorben:larutan Stevia sebesar 10%

(b/v).

2. Kandungan Rebaudiosida A dan Steviosida dalam pemanis cair Stevia berturut-

turut sebesar 33,83 µg/mL dan 13,26 µg/mL .

3. Campuran larutan stevia dan air memberikan pengaruh yang nyata terhadap

parameter indeks refraksi, %brix dan rasa pemanis cair yang dihasilkan. Namun,

tidak berpengaruh nyata terhadap parameter warna.

UCAPAN TERIMA KASIH

Ucapan terimakasih diberikan kepada Kementerian RistekDikti Indonesia yang

membiayai penelitian ini melalui hibah Penelitian Produk Terapan tahun 2017.

DAFTAR PUSTAKA

Afandi, Asrul., Shazani Saruan., dan Ranajit Kumar Shaha. 2013. Optimization Of

Rebaudioside A Extraction From Stevia rebaudiana (Bertoni) and Quantification

by High Perfomance Liquid Chromatography Analysis. Journal Of Tropical

Resources and Sustainable Science, vol.1, No. 1, hal 62-70. ISSN: 2289-3946.

Eko, Hidayanto.,Rofiq, Abdul.,Hari Sugito. 2010. Aplikasi Portable Brix Meter untuk

Pengukuran Indeks Bias. Jurnal Berkala Fisika, vol. 13, No. 4,hal 113-118.

ISBN: 1410 – 9662.

Gregersen, S., Jeppesen, P.B., Holst, J.J., and Hermansen, K. 2004. Antihyperglycemic

Effects of Stevioside in Type 2 Diabetic Subjects. Metabolism, 53: 73-76..

Guo-Qing, H., Hao-Ping, X., Qi-He, C., Ruan, H., Zhao-Yue, W. and Traore, L. (2005).

Optimization of conditions for supercritical fluid extraction of flavonoids from

hops (Humulus lupulus L.). Journal of Zhejiang University. SCI 6B(10): 999-

1004.

18

Karaman, S., MT Yilmaz and A Kayacier. 2010. Simplex lattice mixture design

approach on the rheological behavior of glucomannan based salep-honey drink

mixtures: An optimization study based on the sensory properties. Food

Hydrocolloids 25(2011), 1319-1326.

Kujur, R.S., Singh, V., Ram, M., Yadava, H.K., Singh, K.K., Kumari, S., et al. 2010.

Antidiabetic Activity and Phytochemical Screening of Crude Extract of Stevia

Rebaudiana in Alloxan-induced Diabetiis Rats. Pharmacognosy Journal, 2: 27–

32.

Kumar, S., Panda, A.K., and Singh, R. K. 2013. Preparation and Characterization of

Acids and Alkali Treated Kaolin Clay. Bulletin of Chemical Reaction

Engineering & Catalysis, 8; 61-69. doi:10.9767/bcrec.8.1.4530.61-69.

Londhe, S. V. And Nanaware, S.M. 2013. HPLC Method for Simultaneous Analysis of

Stevioside and Rebaudioside-A in Stevia rebaudiana, Journal of AOAC

International,96:24-26.

Luqman B., 2007. Pembuatan Gula non Karsinogenik Non Kalori Dari Daun Stevia.

Tesis, Semarang: Universitas Dipenogoro.

Martono, Y dan Hastuti, K.A.K.H. 2013. Optimization Of Production Process Stevia

Beverages With Antidiabetic Activity. Proceeding The 2nd International

Conference of the Indonesian Chemical Society 2013, October, 22-23th 2013.

ISBN: 978-979-96595-4-5.

Martono, Y., Hartati Soetjipto., Hana Arini, P. 2014. Optimasi Pembuatan Sirup Stevia

dari Stevia Rebaudiana (Bert.) Secara Fermentasi. Salatiga: Universitas Kristn

Satya Wacana.

Martono, Y., Rini, D., dan Arifah, S. 2011. Optimalisasi Teknologi Proses Kristalisasi

Steviosida dari Stevia rebaudiana (Bert.) Sebagai Pemanis Alami Rendah Kalori

Pengganti Gula. Laporan Hibah Bersaing Tahun 2011. DIKTI; Indonesia.

Notodarmojo. 2005. Pencemaran Tanah dan Air. Bandung : ITB Bandung.

Rosyidah, 2013. Pemberdayan Petani Tebu sebagai Upaya Pabrik Gula dalam

Meningkatkan Ekonomi Daerah. http://sosbud.kompasiana.com/2013/03/25/-

pemberdayaan-petani-tebu-sebagai-upaya-pabrik-gula-dalam-meningkatkan-

ekonomidaerah 540074.html, diakses 20 September 2013.

19

LAMPIRAN

Tabel 5. Analisis sidik ragam dengan Simplex Lattice Design untuk respon indeks refraksi dari gula cair

stevia

Sumber ragam JK db KT F Hitung

Nilai F Informasi

F tabel

Model 0,509804 2 0,254902 6,701031 0,038482 Signifikan

[1] Linear

Mixture

0,32 1 0,32 8,412371 0,033775

AB 0,189804 1 0,189804 4,989691 0,075806

Residual 0,190196 5 0,038039

Lack of Fit 0,010196 2 0,005098 0,084967 0,920675 Tidak signifikan

Pure Error 0,18 3 0,06

Cor Total 0,7 7

Tabel 6. Analisis sidik ragam dengan Simplex Lattice Design untuk respon Brix dari gula cair stevia

Sumber ragam db JK KT F Hitung

Nilai F Informasi

Model 2 0,013693 0,006846 26,1875 0,002242 signifikan

[1] Linear

Mixture

1 0,008889 0,008889 34 0,002097

AB 1 0,004804 0,004804 18,375 0,007814

Residual 5 0,001307 0,000261

Lack of Fit 2 0,001307 0,000654

Pure Error 3 0 0

Cor Total 7 0,015

Tabel 7. Analisis sidik ragam dengan Simplex Lattice Design untuk respon warna dari gula cair stevia

Sumber ragam db JK KT F Hitung

Nilai F

Model 0 0

Residual 7 0 0

Lack of Fit 4 0 0

Pure Error 3 0 0

Total 7 0

20

Tabel 8. Analisis sidik ragam dengan Simplex Lattice Design untuk respon rasa dari gula cair stevia

Sumber ragam db JK KT F Hitung

Nilai F informasi

Model 1 1,388889 1,388889 17,14286 0,006076 signifikan

[1] Linear

Mixture

1 1,388889 1,388889 17,14286 0,006076

Residual 6 0,486111 0,081019

Lack of Fit 3 0,486111 0,162037

Pure Error 3 0 0

Cor Total 7 1,875