-
Jurnal Teknologi Pangan Vol.2 No.1November 2011
1
EKSTRAKSI ANTOSIANIN DARI UBIJALAR UNGU(Ipomoea batatas cv.
AYAMURASAKI)
DENGAN TEKNIK EKSTRAKSI SUBCRITICAL WATER
KUKUK YUDIONOJurusan Teknologi Hasil Pertanian Universitas
Katolik Widya Karya Malang
ABSTRAKPrinsip dasar ekstraksi dengan teknik subcritical water
adalah untuk
menurunkan polaritas solvent air sehingga mendekati polaritas
solut antosianin,dilain fihak juga menyebabkan penurunan tegangan
permukaan air sehinggameningkatkan difusitasnya. Dalam kondisi
demikian sifat kelarutan solut olehsolvent menjadi meningkat
disamping itu molekul-molekul air akan bergerak bebaske/dari
jaringan tanaman yang diekstrak dan transfort solut antosianin
keluar selmenjadi lebih cepat.
Tujuan dari penelitian ini adalah 1) Mengetahui performance
penggunaansuhu subcritical dan non subcritical water untuk
ekstraksi antosianin ubijalarAyamurasaki, 2) Mendapatkan pH optimal
untuk ekstraksi antosianin, 3)Mendapatkan pengaruh simultan suhu,
pH, dan waktu ekstraksi dengan metodesubcritical water terhadap
ekstraksi antosianin, 4) Mengetahui performance metodaekstraksi
subcritical water untuk antosianin pada scale up, dan 5)
Mendapatkanstabilitas ekstrak antosianin pada berbagai pH
pelarut
Hasil penelitian dengan RAL Pola Tersarang bahwa dalam
perlakuanberbagai suhu ekstraksi, pada suhu 115oC didapat total
antosianin tertinggi (0,474mg/g) dengan viskositas 3,07 mPas.
Perlakuan berbagai pH pelarut pada pH 2 (suhu115oC) didapat
viskositas terendah ( 2,86 mPas) dengan total antosianin
tertinggi(0,475 mg/g). Hasil optimasi suhu, waktu, dan pH dengan
Response SurfaceMethodology didapat (115oC, 20 mnt, dan 2) didapat
total antosianin sebesar 0,59mg/g. Uji t-test didapat total
antosianin dan aktifitas antioksidan skala besar (20 L)dengan skala
laboratorium (200 ml) tidak ada perbedaan. Uji stabilitas
antosianindengan Rancangan Faktorial selama 15 hari pada pH 2
paling stabil .
Latar BelakangUbi jalar ungu (Ipomoea
batatas L. var. Ayamurasaki )merupakan salah satu jenis ubi
jalaryang semua bagian umbinyaberwarna ungu dan pertama kali
dikembangkan di Jepang. Varietasintroduksi tersebut
mempunyaibanyak kelebihan dibandingkan ubijalar lokal seperti
Gunung Kawi danSamarinda baik dari aspekproduktivitas (varietas
introduksi
-
Jurnal Teknologi Pangan Vol.2 No.1November 2011
2
20-25 ton/ha, sedang varietas lokal15-20 ton/ha), maupun
warnaungunya yang lebih pekat danmerata keseluruh bagian
umbinyamulai dari kulit sampai dagingnya.Dengan demikian ubi
jalarAyamurasaki sangat potensial untukdijadikan bahan baku
antosianin.
Berkembangnya industripengolahan pangan akan memacupenggunaan
pewarna sintetis yangtidak aman untuk konsumsi karenamengandung
logam berat (timah,besi dan alumunium) yangberbahaya bagi
kesehatan. Untuk itudiperlukan pencarian alternatifpewarna alami
seperti antosianin(Hanum , 2000). Antosianinmerupakan pewarna alami
yangtersebar luas dalam tumbuhan(bunga, buah-buahan, sayuran,
danubi-ubian). Antosianin sebagaipewarna alami dapat
diaplikasikanpada minuman ringan, permen, danproduk berbasis susu
seperti yogurt,dan keju (Anonymous, 2004).Menurut Maga and Tu
(1994)antosianin cocok untuk mewarnaimakanan dengan pH asam, hal
initerkait dengan kestabilan antosianindalam kondisi asam.
Antosianin adalah bagiansenyawa fenol yang tergolongflavonoid.
Menurut Durst danWrolstad (2005) bahwa antosianinjumlahnya sekitar
90 96 % dari
total senyawa fenol. Pigmen iniberperan terhadap timbulnya
warnamerah hingga biru pada beberapabunga, buah, dan daun.
Antosianinbersifat polar sehingga dapatdilarutkan pada pelarut
polar sepertietanol, aceton, dan air. Dalampenelitian ini untuk
ekstraksidigunakan pelarut air karena lebihaman, murah, dan
ketersediaanyamelimpah. Namun bila dilihattingkat polaritasnya
antaraantosianin sebagai zat terlarut danair sebagai pelarut tidak
seimbang.Menurut Ricter et al., (2006)tingkat polaritas
antosianindigolongkan semipolar (dielektrikkonstan 30-40) sedang
air adalahsangat polar (dielektrik konstan 80).Karena itu untuk
meningkatkanefisiensi ekstraksi antosianinpolaritas air sebagai
pelarut harusditurunkan sampai mendekatipolaritas antosianin.
Menurut King(2009) peningkatan suhu akanmenurunkan polaritas
air.
Metode konvensional untukekstraksi antioksidan alami(antosianin)
dari tanaman umumnyadilakukan dengan pelarut organik(metanol,
aseton, etanol). Namunpenggunaan pelarut inikemungkinan akan
menyebabkanmasalah residu dan mempunyaipengaruh yang
merusak/burukterhadap unsur pokok dalam pangan
-
Jurnal Teknologi Pangan Vol.2 No.1November 2011
3
dan lingkungan. Dengan alasantersebut, maka upaya
penggunaanmetode subcritical water untukekstraksi senyawa
bioaktif(antosianin) dari bahan tanamanmempunyai potensi yang
sangatmenjanjikan.
Metode ekstraksi Subcriticalwater adalah pengunaan air
sebagaipelarut dengan temperatur diantara
titik didih (10o
C) dan temperatur
kritis air (37o
C) dengan tekanan diatas 1 atm (Anonymous, 2009).Metode ini
relatif paling baru danbeberapa penelitian telah dilakukanuntuk
ekstraksi senyawa bioaktifbuah dan sayuran, sedang
aplikasiuntukkomoditi ubi-ubian seperti ubijalar belum banyak
diungkapkan.Karena aplikasi ekstraksi antosianindalam suhu tinggi
untuk produkberpati tinggi harus dipetimbangkankemugkinan terjadi
gelatinisasi patisehingga viskositas larutan tinggidan hal ini
dapat menghambatkeluarnya senyawa antosianin, sertakemungkinan
kerusakanantosianinin.
Tingkat keasaman dapatmenyebabkan hidrolisis komponenpati sperti
amilosa dan amilopektin.Hidrolisis amilosa terjadi padaikatan
1,4--glikosidik sedang padaamilopektin terjadi pada ikatan 1,4dan
1,6- - glikosidik. Akibathidrolisis komponen pati proses
gelatinisasi dan gelasi dapatdiperkecil sehingga
viskositaslarutan rendah. Rendahnyaviskositas larutan
mengakibatkankecepatan difusi pelarut ke dalamjaringan tanaman dan
kecepatanosmosis hasil pelarutan keluarjaringan lebih cepat.Untuk
itu perludicari pH optimal dalam ekstraksiantosianin ubi jalar
Ayamurasakipada suhu tinggi.Silva et al., (2007)dalam Chan, Lee,
Yap, Wan Aida,and Ho., (2009) menyatakantemperatur, waktu
ekstraksi,dan pHmempengaruhi efisiensi ekstraksi.Antosianin
merupakan senyawaturunan dari flavillium cation danintinya
kekurangan elektronsehingga sangat reaktif terhadapperubahan
lingkungan termasukperubahan pH dan suhu (Stanciu etal., 2010).
Penelitian ini terkait efisiensiproses ekstraksi dalam
mengektrakantosianin dari bahan baku ubi jalarungu varietas
Ayamurasaki.Penggunaan metode subcriticalwater dengan alasan
rekayasa airsebagai pelarut tidak menimbulkanefek negatif bagi
kesehatan, limbahramah bagi lingkungan, prosesekstraksi cepat,
murah, dan hasilekstraksi (antosianin) sangat cocokuntuk
diaplikasikan pada bahanpangan yang berlabel food gradedan untuk
industri farmasi. Dari sisi
-
Jurnal Teknologi Pangan Vol.2 No.1November 2011
4
peralatan yang digunakanpenyesuaian dengan autocalvesangat
aplikatif dari aspek teknologiindustri pertanian, karena
tidakmemerlukan rekayasa alat mesinyang baru.
Rumusan Masalah1) Bagaimana performance
penggunaan metode subcriticalwater dan konvensional
untukekstraksi antosianin pada ubijalar Ayamurasaki?
2) Apakah pH pelarut dapatmenurunkan viskositas larutanakibat
gelatinisasi pati padasuhu subcritical?
3) Bagaimana optimasi suhu,waktu, dan pH dengan
metodesubcritical water secarasimultan berpengaruh
terhadapekstraksi antosianin?
4) Bagaimana performance metodeekstraksi subcritical water
padaskala ganda?
5) Bagaimana stabilitas ekstrakantosianin selama penyimpananpada
berbagai pH larutan?
BAHAN DAN METODEPENELITIAN
BahanBahan penelitian adalah ubi
jalar varietas Ayamurasaki yangdiperoleh dari Kebun
PercobaanBalai Penelitian Tanaman Kacang-
Kacangan dan Ubi-ubian(BALITKABI) Malang diKabupaten Pasuruan.
Ubi Jalar yangdipilih adalah yang baru dipanen(umur 4 bulan) dengan
berat umbisekitar 250 gram , sehat, kerusakanmekanis minimal. Bahan
lain adalahbahan kimia untuk ekstraksi dananalisis variabel
pengamatan seperti: asam tartarat 0,1 M, KCl 0,025 M,asam asetat
0,4 M, HCl 0,1%.
Metode PenelitianPercobaan I: Performansi MetodeSubcritical dan
non SubcriticalWater dalam Ekstraksi AntosianinUbi Jalar
Ayamurasaki padaBerbagai Suhu
Percobaan pada penelitian iniadalah untuk mengkaji
perbedaanpengaruh perlakuan suhu ekstraksiterhadap jumlah
antosianinterekstrak dengan pelarut air.Perlakuan suhu
non-subcritical (75oC, 85 oC, 95 oC) menggunakanWaterbath dan
subcritical (105 oC,115oC, dan 125 oC ) menggunakanAutoclave , S/F=
5:1, dan waktuekstraksi 20 menit. Data yangdiperoleh dianalisis
denganRancangan Acak Lengkap PolaTersarang (Nested Design).
Variabel yang diamati adalahtotal antosianin dan
viskositaslarutan.
-
Jurnal Teknologi Pangan Vol.2 No.1November 2011
5
Karakterisasi Antosianina) Analisis Total Antosianin
dengan SpektrofotometerDisiapkan 2 sampel filtrat
(setelah disentifuge) yang satudiencerkan dengan KCl 0,025 Mpada
pH 1 dan yang lain denganNa-asetat 0,4 M pada pH 4,5.Kemudian
filtrat yang telahdiencerkan disentrifuge dengankecepatan 5500 rpm
selama 10menit untuk mengendapkanpengotor (bahan organik) yangmasih
terikut sehingga diperolehsupernatant. Selanjutnyasupernatant
dilakukan analisistotal/kadar antosianin terekstrak.Analisis total
antosianin dilakukandengan mengukur absorbansisample ( didiamkan
dulu 15 menit)menggunakan spektofotometer,pada maks (530 nm) dan
700 nm.
b) Analisis Kualitatif denganHPLC/High PerformanceLiquid
Chromatography
HPLC yang digunakan adalahmerk Konikrom B-500, denganspesifikasi
kolom C18 (3,5 m x 4,6x 250 mm), detektor model UV-200. Eluen
sebagai fase gerak adalaheluen A= Aquabides dan eluenB=Metanol :
Air (75 %), dengankecepatan alir 1 ml/menit secarasistem gradien
yaitu 100% (A) pada
5 menit kemudian 75% (B) pada 20menit. Sampel yang
diinjeksikansebesar 20 l. Pengamatankromatogram dengan detektor
padapanjang gelombang () =500- 530nM.
Percobaan II: Pengaruh pHPelarut Terhadap ViskositasLarutan dan
Total AntosianinTerekstrak
Rancangan Percobaan danAnalisis Data
Percobaan pada penelitian iniadalah untuk mengkaji
perbedaanpengaruh perlakuan pH pelarutterhadap jumlah
antosianinterekstrak dengan pelarut air.Perlakuan pH terdiri dari 5
level,yaitu pH: 2, 3, 4, 5, dan 6. Ekstraksidilakukan pada suhu
115oC, tekanan(Pabs) 24,7 Lb/in
2, dan perbandinganpelarut dengan sampel (S/F) 5:1.Masing-masing
perlakuan diulang 3kali. pH larutan diatur dengan buffertartarat
0,1M . MenggunakanRancangan Acak Lengkap denganfaktor pH dengan
respon totalantosianin dan viskositas larutan.
Percobaan III: Optimasi Suhu,Waktu, dan pH Ekstraksi
DenganTeknik Subcritical WaterRancangan Percobaan danAnalisis
Data
-
Jurnal Teknologi Pangan Vol.2 No.1November 2011
6
Percobaan pada penelitian ini adalahuntuk optimasi kondisi
ekstraksi(variabel bebas) terhadap jumlahantosianin terekstrak.
Variabel bebas(X) terdiri dari 3 variabel yaituSuhu, Waktu, dan pH
ekstraksidengan titik mnimum danmaksimum berdasar dari percobaanI
dan II. Percobaan menggunakanMetode Permukaan Respon
denganRancangan Komposit Pusat (CentralComposit Design) dan
dalampenelitian ini dilakukan untukoptimasi variabel bebas (X).
Percobaan IV : Analisis Kuantitasdan Kualitas Antosianin
padaPembesaran Skala
Dalam penelitian ini digunakanalat ekstraksi berupa
autoclavedengan dua ukuran kapasitas yaitu:1) untuk percobaan
skalaLaboratorium berkapasitas 5 liter, 2)untuk percobaan
pembesaran skalaberkapasitas 25 liter. Variabelpengamatan adalah
kandunganantosianin dan aktifitas antioksidanyang selanjutnya
dibandingkandengan hasil pengamatan skalalaboratorium dengan
menggunakanuji t.
Percobaan V : StabilitasAntosianin dalam Berbagai pHLarutan
Stabilitas antosianin sangatdipengaruhi oleh,kondisi larutan
dankondisi tempat penyimpanan, dalampercobaan ini uji
stabilitasantosianin selama waktu simpandilakukan dengan mengatur
pHpelarut (pH 2, 3, 4, 5, dan 6),pengamatan dilakukan hari ke 1,
5,10, dan ke-15.
Pelaksanaan dan PengujianA) Kecepatan degradasi antosianinpada
berbagai pH pelarut
k = [ Absorbansi (t)/Absobansi (to) ]
t(1/2) = ln2/k.
B) Jumlah antosianin terdegradasidan jumlah antosianin
yangtersisa pada berbagai pHpelarut
Degradation (%) =(Ao - At) : Ao x 100%
Ao adalah absorbansi awalAt adalah absorbansi pada waktu t
Retention (%) = At : Ao x 100%
Ao adalah absorbansi awal, At adalahabsorbansi pada waktu t
-
Jurnal Teknologi Pangan Vol.2 No.1November 2011
7
HASIL DAN PEMBAHASANPercobaan I : PerformansiMetode non
Subcritical danSubcritical Water dalam EkstraksiAntosianin Ubi
JalarAyamurasaki pada Berbagai Suhu
Viskositas LarutanViskositas merupakan implikasi dariterjadinya
gelatinisasi pati terutamapada produk berpati tinggi
akibatperlakuan pada suhu tinggi. Dalampenelitian ini tingginya
viskositasakan berdampak negatif terhadapjumlah antosianin
terekstrak.
Gambar 1. Grafik rata-rataviskositas larutan (mPas)
terekstrakdari ekstraksi ubi jalar Ayamurasakipada berbagai suhu
(oC) ekstraksinon-subcritical water
Gambar 2. Grafik rata-rataviskositas larutan (mPas)
terekstrakdari ekstraksi ubi jalar Ayamurasakipada berbagai suhu
(oC) ekstraksisubcritical water
Pada Gambar 18a denganmetode non-subcritical waterterlihat bahwa
viskositas meningkatdengan meningkatnya suhu ekstraksidan
viskositas larutan tertinggiterjadi pada suhu 95oC,
viskositasimplikasi dari proses gelatinisasi.Pada kondisi ini
sebagian besargranula pati membengkak mencapaimaksimal dan sebagian
kecil granulapati pecah sehingga amilosa keluardari granula
(leaching out). Amilosadan amilopektin di dalam granulapati
dihubungkan dengan ikatanhidrogen. Apabila granula patidipanaskan
di dalam air, makaenergi panas akan menyebabkanikatan hidrogen
terputus, dan airmasuk ke dalam granula pati. Airyang masuk
selanjutnya membentuk
-
Jurnal Teknologi Pangan Vol.2 No.1November 2011
8
ikatan hidrogen dengan amilosa danamilopektin. Meresapnya air
kedalam granula menyebabkanterjadinya pembengkakan granulapati.
Proses gelatinisasi patimenyebabkan perubahan viskositaslarutan
pati.
Pada Gambar 18b denganmetode subcritical water
terlihatviskositas larutan mengalamipenurunan dengan
meningkatnyasuhu. Hal ini disebabkan setelahpembengkakan maksimum,
dangranula pati pecah, kemudianpemanasan tetap dilanjutkan,
makaakan terjadi penurunan viskositasakibat proses degradasi
molekul pati(amilosa dan amilopektin) dalamkondisi demikian
kemampuanmengikat air juga melemah.
Semakin sedikit jumlah gugushidroksil dari molekul pati
semakinkecil kemampuannya menyerap air,oleh karena itu absorbsi air
sangatberpengaruh terhadap viskositasnya(Tester and Karkalas,
1996).Total Antosianin Ubi Jalar
AyamurasakiPenggunakan suhu tinggi dalam
proses ekstraksi antosianindimaksudkan untuk menurunkanpolaritas
air.
Gambar 3.antosianin (mg/g)berbagai suhu (subcritical
Pada Gambar 3 terlihat bahwapeningkatan efesiensi
ekstraksiantosianin terjadi pada suhu diatas85oC dan
selanjutnya95oC efisiensi ekstraksi antosianinmengalami
penurunan.
Gambar 4total antosianinpada berbagai suhu (subcritical
Pada Gambar 4 terlihat bahwapeningkatan efesiensi
ekstraksiantosianin terjadi pada suhu diatas
Grafik rata-rata total(mg/g) terekstrak pada
berbagai suhu (o C) ekstraksi non-
Pada Gambar 3 terlihat bahwapeningkatan efesiensi
ekstraksiantosianin terjadi pada suhu diatas
C dan selanjutnya pada suhuC efisiensi ekstraksi antosianin
mengalami penurunan.
Gambar 4. Grafik rata-ratatotal antosianin (mg/g) terekstrak
berbagai suhu (o C) ekstraksi
Pada Gambar 4 terlihat bahwapeningkatan efesiensi ekstraksi
terjadi pada suhu diatas
-
Jurnal Teknologi Pangan Vol.2 No.1November 2011
9
115oC dan selanjutnya pada suhu125oC efisiensi ekstraksi
antosianinmengalami penurunan.Meningkatnya efisiensi
ekstraksiantosianin secara tajam terutamapada suhu 115oC
disebabkanrendahnya viskositas larutan(Gambar 4). Viskositas
berpengaruhnegatif terhadap efisiensi ekstraksiantosianin artinya
menurunnyaviskositas menyebabkanmeningkatnya antosianin
terekstrak.Dengan demikian dapat disimpulkanbahwa gelatinisasi pati
akanmenghambat proses ekstraksiantosianin. Sebaliknya
menurunnyaefisiensi ekstraksi antosianin padasuhu 95oC akibat
meningkatnyaviskositas larutan akibat gelatinisasiyang terkait
dengan Gambar 18a,sedang untuk suhu 125oC didugakarena kerusakan
antosianin padasuhu 125oC. Menurut Chan et al.,(2009) proses
pengekstrasiankomponen kimia dalam sel tanamanyaitu, pelarut yang
telah ditentukanakan menembus dinding sel danmasuk kedalam rongga
sel yangmengandung zat aktif (misalantosianin). Zat aktif ini akan
larutdalam pelarut karena kesamaanpolaritas dan hal ini
akanmenyebabkan larutannya menjadipekat (konsentrasi
meningkat).
Namun pada suhu yang terlalutinggi (125oC) efisiensi
ekstraksi
antosianin menurun karena padasuhu tersebut diduga
kerusakanantosianin paling tinggi.Tantituvanont et
al.,(2008)menyatakan bahwa suhu semakintinggi akan mendorong
terlepasnyabagian glikosil pada antosianindengan menghidrolisis
ikatanglikosidik sehingga terbentukaglikon tidak stabil dan
selanjutnyaantosianin kehilangan warna.
Karakterisasi antosianin denganHPLC dan Kromatografi Kertas
Analisis antosianin denganHPLC (High Performance
LiquidChromatography) dalam penelitianini untuk mengetahui baik
secarakualitatif maupun kuantitatifpenyusun antosianin
akibatperlakuan suhu subcritical. Hasilanalisis kualitatif
antosianinditunjukkan dengan jumlah peakyang tampak dalam
kromatogramyang juga menunjukkan jumlahkomponen penyusunnya.
-
Jurnal Teknologi Pangan Vol.2 No.1November 2011
10
Gambar 5. Kromatogram HPLCAntosianin Ubi Jalar Ayamurasakiyang
Diekstraksi Dengan PelarutAir dalam suhu 75oC (non-Subcritical) dan
pH 3
Gambar 6. Kromatogram HPLCAntosianin Ubi Jalar Ayamurasakiyang
Diekstraksi Dengan PelarutAir dalam Suhu 115 oC (Subcritical)dan pH
3
Hasil kromatogram dari HPLC(Gambar 5) terlihat untuk
ekstraksiantosianin dengan pelarut air padasuhu 75oC diperoleh peak
yangdominan pada retention time (Rt)antara 20,82 menit sampai
dengan24,34 menit, sedang pada suhusubcritical (115oC) pada (Gambar
6)
diperoleh peak yang dominan padaretention time (Rt) antara
20,81menit sampai dengan 24,57 menit,artinya perlakuan
subcritical(115oC) tidak menyebabkanperubahan struktur
komponenpenyusun antosianin karenadilakukan dalam waktu
ekstraksiyang cepat. Bila dilihat daritingginya peak pada
perlakuansubcritical lebih tinggi dibandingperlakuan suhu 85oC. Hal
inimenunjukkan bahwa perlakuansubcritical jumlah
antosianinterekstrak lebih banyak.
Durst and Worlstad (2001)menyatakan bahwa
identifikasiantosianidin (komponen antosianin)dapat dilakukan
berdasarkan urutanelusi antosianidin yang diprediksiberdasar jumlah
fenolik hidrofilikdan gugus metoksil hidrofobikdengan urutan elusi
peak sebagaiberikut : 1) delfinidin, 2) cyanidin,3) petunidin, 4)
pelargonidin, 5)peonidin, dan 5) malvidin
-
Jurnal Teknologi Pangan Vol.2 No.1November 2011
11
Gambar 7. Kromatogram HPLCAntosianin Ubi Jalar Ayamurasakiyang
Diekstraksi Dengan PelarutAir dalam Suhu 115 oC (Subcritical)dan pH
5
Pada Gambar 7 disajikankromatogram sampel ekstrakantosianin
hasil ekstraksi subcritical(115oC) pada pH pelarut 5,
biladibandingkan dengan Gambar 6yaitu suhu ekstraksi yang sama
tapipada pH 3 terlihat retention time(Rt) relatif tetap, demikian
jugadengan jumlah peak yang muncul.Namun pada peak ke 4 dan 5
yangdiperkirakan adalah pelargonidindan peonidin mengalami
penurunan,hal ini terlihat lebih pendeknya peak. Pelargonidin dan
peonidin sertacyanidin menyebabkan warna merahpada pigmen
antosianin.
Percobaan II: Pengaruh pHPelarut terhadap ViskositasLarutan dan
Total Antosianin UbiJalar Ayamurasaki
Pengaruh pH terhadap ViskositasLarutan Hasil Ekstraksi
Gambar 8. Grafik rata-rataviskositas (mPas) larutan
hasilekstraksi pada berbagai pH pelarutekstraksi.
Gambar 8 terlihat bahwa padaperlakuan pH 5 sampai 6menghasilkan
viskositas larutanpaling tinggi, sedang pada pHrendah yaitu pada pH
2 dan 3menghasilkan viskositas terendah.Hal ini menunjukkan bahwa
dalamkondisi semakin asam akanmenyebabkan hidrolisis komponenpati
sepert amilosa semakin intensif,sehingga terbentuknya gel
dalamlarutan dapat dihambat (viskositasrendah). Sebaliknya pada
kondisi pHsekitar netral amilosa/amilopektinyang telah keluar dari
granula tidakmengalami hidrolisis dan gugus-gugus hidroksilnya
mempunyaikemampuan untuk mengikat airsehingga mendorong proses
-
Jurnal Teknologi Pangan Vol.2 No.1November 2011
12
pembentukan gel dan viskositaslarutan meningkat.Pengaruh pH
Pelarut terhadap TotalAntosianin
Gambar 9. Grafik rata-rata totalantosianin (mg/g) pada berbagai
pHpelarut ekstraksi.
Pada Gambar 9 terlihat bahwapada perlakuan pH 5
menghasilkantotal antosianin paling rendah,sedang pada pH 2 dan
3menghasilkan total antosianintertinggi. Hal ini menunjukkanbahwa
dalam kondisi sangat asammaka amilosa dan amilopektin yangtelah
keluar dari granula pati akibatekstraksi pada suhu subcritical
akanterhidrolisis oleh asam sehinggatidak terbentuk gel, hal
tersebutmembuat viskositas larutan diluarsel rendah (encer).Di
samping itu semakin asam suatupelarut menyebabkan semakinbanyak
dinding sel jaringan tanamanrusak, sehingga pigmen antosianinyang
berada di dalam rongga/ruang
sel akan mudah keluar, sehinggasemakin banyak
antosianinterekstrak. Dinding sel tanamantersusun dari polimer
karbohidratyaitu: pektin, selulosa, hemiselulosa,dan lignin
(Winarno, 1997). Polimerini terdiri dari berbagaimonosakarida yang
terikat satudengan yang lain melalui ikatanglikosidik. Ikatan
glikosidik mudahdiputus oleh suatu katalis asam (Sundan Cheng,
2005).
Percobaan III: Optimasi Suhu,Waktu, dan pH Ekstraksi
DenganTeknik Subcritical Water
Pengaruh simultan faktor-faktor (X1=suhu ekstraksi,
X2=waktuekstraksi, dan X3=pH) disusundengan menggunakan
RancanganKomposit Pusat (Central CompositeDesign). Dalam percobaan
iniperbandingan pelarut dengan bahan(S/F) sebagai faktor konstan
yaituS/F 5:1.
Berdasarkan estimasi koefisienregresi pada model polynomial
dananalisis varian untuk percobaan ordeII, maka didiapat hubungan
antarauji variabel bebas dan variabelrespon seperti ditunjukkan
dalammodel persamaan regresi kwadratik(model optimasi ):
-
Jurnal Teknologi Pangan Vol.2 No.1November 2011
13
Y = 0,169X1 + 0,026X2 + 0,159X3+ 1,43E-004 X1X2 + 4,72E-004X1X3
8,56E-004X2X3 7,69E-004X1
2 9,88E-003X22
+ 0,01E-003X32 8,99
persamaan ordo 2dengan: X1 = suhu ekstraksi, X2 =waktu
ekstraksi, X3 = pH
Y = total antosianin AnalisisBidang Permukaan Respon
Dari data hasil percobaan ordoII (Tabel 11) dan model
persamaanordo II yang diperoleh dibuat grafikbidang permukaan
respon sepertiterlihat pada Gambar dibawah ini.Bidang permukaan
respondigambarkan dalam tiga dimensidengan menyatakan respon
sebagaifungsi dua faktor dan faktor yanglain dijaga konstan pada
leveltengah. Adapun Gambar bidangpermukaan respon hubungan
antarasuhu ekstraksi dan waktu ekstraksiterhadap total antosianin
ubi jalarAyamursaki disajikan pada Gambar10.
Gambar 10.Permukaan Respon HubunganAntara Suhu (Waktu Ekstraksi
(mnt.) TerhadapTotal Antosianin (mg/g) Ubi JalarAyamursaki
Pada Gambar 10 terlihatbahwa kedua faktor suhu dan
waktuekstraksi mempunyai pengaruhpositif terhadap total
antosianin.Pada suhu ekstraksi antara 110sampai 115o
antara 20 menit sampai 25 menitmengarah pada total antosianin
yangmaksimum.
Pada suhu 115ekstraksi 20 menit menghasilkantotal antosianin
tertinggi. Hal inikarena peningkatan suhu akandiduga menyebabkan
penurdielektrik konstan air sehinggaberakibat penurunan polaritas
air.Perubahan polaritas air ini akanmempengaruhi kemampuan
airsebagai pelarut. MenurutPitipanapongmeningkatnya suhu
menyebabkaninteraksi intramolekulerdipole dan ikatan hidrogen )
daripelarut turun, hal ini menyebabkangerakan molekulnya menjadi
lebihtinggi sehingga zat terlarut (lebih mudah larut dalam
pelarut(solvent). Berkurangnya gaya polar(dipole-dipolehidrogen
dalam pelar
Gambar 10. Grafik BidangPermukaan Respon HubunganAntara Suhu
(oC) Ekstraksi danWaktu Ekstraksi (mnt.) TerhadapTotal Antosianin
(mg/g) Ubi JalarAyamursaki
Pada Gambar 10 terlihatbahwa kedua faktor suhu dan
waktuekstraksi mempunyai pengaruhpositif terhadap total
antosianin.Pada suhu ekstraksi antara 110oC
oC dan waktu ekstraksiantara 20 menit sampai 25 menitmengarah
pada total antosianin yang
Pada suhu 115oC dan waktuekstraksi 20 menit menghasilkantotal
antosianin tertinggi. Hal inikarena peningkatan suhu akandiduga
menyebabkan penurunandielektrik konstan air sehinggaberakibat
penurunan polaritas air.Perubahan polaritas air ini
akanmempengaruhi kemampuan airsebagai pelarut. MenurutPitipanapong
et al. (2005)meningkatnya suhu menyebabkan
intramolekuler (dipoledan ikatan hidrogen ) dari
pelarut turun, hal ini menyebabkangerakan molekulnya menjadi
lebihtinggi sehingga zat terlarut (solute)lebih mudah larut dalam
pelarut
). Berkurangnya gaya polardipole) dan putusnya ikatan
hidrogen dalam pelarut
-
Jurnal Teknologi Pangan Vol.2 No.1November 2011
14
mengakibatkan turunnyapolaritasnya.
Namun setelah suhu 115 oCtotal antosianin mengalamipenurunan dan
titik terendah terjadipada suhu 125oC dengan totalantosianin
terendah, meskipunsecara teoritis seharusnyapolaritasnya paling
rendah. Hal inibisa terjadi pada suhu yang terlalutinggi
kemungkinan berdampakterhadap kerusakan antosianin,disamping juga
akan mengakibatkanterjadinya gelatinisasi pati untukproduk dengan
pati tinggi seperti ubijalar, gelatinisasi akanmeningkatkan
viskositas larutanyang akhirnya akan menurunkandifusitas pelarut
kedalam jaringansehingga antosianin terekstrakrendah. Hal ini dapat
dihubungkandengan hasil percobaan viskositas.Dari Gambar 10
terlihat bahwasemakin lama waktu ektraksi akanmeningkatkan jumlah
antosianinteresktrak dan waktu ektraksioptimum dicapai antara 20
sampai25 menit dengan total antosianintertinggi. Dengan semakin
lamawaktu ekstraksi maka interaksiantara pelarut (air) dengan
zatterlarut (antosianin dalam jaringan)semakin lama, sehingga
prosespelarutan maksimal dan akhirnya zatyang terektrak juga besar.
Namunsetelah waktu ektraksi sekitar 25
menit total antosianin mengalamipenurunan dan paling rendah
padawaktu 30 menit. Karena bila terlalulamanya proses ekstraksi
akanberdampak negatif yaitukemungkinan kerusakan zat yangdilarutkan
(antosianin). MenurutAdam (1973) dalam Jian He (2004)bahwa
penggunakan temperaturtinggi antosianin akan membentukkhalkone yang
cincinnya terbuka(sifatnya labil) dan bila pemanasanditeruskan
serta dengan adanya O2maka akan membentuk produkberwarna
coklat.
Untuk faktor suhu dan pHekstraksi berlawanan respon
totalantosianinnya, artinya meningkatnyasuhu akan meningkatkan
totalantosianin, namun meningkatnya pHakan menurunkan total
antosianin.Grafik bidang permukaan responhubungan antara suhu
ekstraksi (oC)dan pH terhadap total antosianinseperti disajikan
pada Grafik 11.
-
Jurnal Teknologi Pangan Vol.2 No.1November 2011
15
Gambar 11. Grafik BidangPermukaan Respon HubunganAntara Suhu
Ekstraksi (oC) dan pHTerhadap Total Antosianin (mg/g)Ubi Jalar
Ayamurasaki
Pada Gambar 11 terlihat padasuhu ekstraksi 115oC sampai
dengan120oC dan pada pH semakin rendah(pH 2 dan 3) mengarah pada
totalantosianin yang maksimum. Suhuekstraksi menunjukkan
pengaruhkuadratik negatif sedang pHmenunjukkan pengaruh
kuadratikpositif yang signifikan pada totalantosianin. Gradien
kontur pada pHarah koordinatnya melengkungkebawah sedang suhu
ekstraksimelengkung keatas, yangdirefleksikan dengan
koefisienkuadratik negatif untuk suhu (11 = -0,000769) dan
koefisien kuadratikpositif untuk pH (23 = +0,01).Pada pH sangat
asam akanmengakibatkan rusaknya dinding sel
dan plasma sel sehingga antosianinyang telah terlarut akan
mudahkeluar dari sel, dilainkecepatan keluarnya antosianinsemakin
meningkat dengan semakinrendahnya viskositas larutan
akibathidrolisis komponen penyusun pati(amilosa) yang telah keluar
darigranula. Sebalik pada pH pelarutmendekati netral total
antosianinterendah karenmaksimal dan amilosa dalamgranula
mengalamikemudian mengikat/memperangkapair (amilosa bersifat
hidrofilikdengan adanya gugus hidroksil).Menurut Lalehpenambahan
sejumlah kecil sumberasam justru mendorongamilosa dan amilopektin
yangditunjukkan denganviskositas. Dalam kondisi demikiansistem
larutan semakin kentalakibatnya pelarut sulit masuk kejaringan
matrik bahan dan prosespelarutan zat terlarut (antosianin)akan
lambat dan se
Untuk faktor waktu dan pHekstraksi berlawanan respon
totalantosianinnya, artinya semakin lamaekstraksi akan meningkatkan
totalantosianin, namun meningkatnya pHakan menurunkan total
antosianin.Grafik bidang permukaan responhubungan antara wak(mnt.)
dan pH terhadap total
dan plasma sel sehingga antosianinyang telah terlarut akan
mudahkeluar dari sel, dilain fihakkecepatan keluarnya
antosianinsemakin meningkat dengan semakinrendahnya viskositas
larutan akibathidrolisis komponen penyusun pati(amilosa) yang telah
keluar darigranula. Sebalik pada pH pelarutmendekati netral total
antosianinterendah karena gelatinisasimaksimal dan amilosa
dalamgranula mengalami leachingkemudian mengikat/memperangkapair
(amilosa bersifat hidrofilikdengan adanya gugus hidroksil).Menurut
Laleh et al., (2006) bahwapenambahan sejumlah kecil sumberasam
justru mendorong keluarnyaamilosa dan amilopektin yangditunjukkan
dengan peningkatanviskositas. Dalam kondisi demikiansistem larutan
semakin kental
pelarut sulit masuk kejaringan matrik bahan dan prosespelarutan
zat terlarut (antosianin)akan lambat dan sedikit.
Untuk faktor waktu dan pHekstraksi berlawanan respon
totalantosianinnya, artinya semakin lamaekstraksi akan meningkatkan
totalantosianin, namun meningkatnya pHakan menurunkan total
antosianin.Grafik bidang permukaan responhubungan antara waktu
ekstraksi(mnt.) dan pH terhadap total
-
Jurnal Teknologi Pangan Vol.2 No.1November 2011
16
antosianin ubi (mg/g) sepertidisajikan pada Gambar 12.
Gambar 12. Grafik BidangPermukaan Respon HubunganAntara Waktu
Ekstraksi (mnt.) danpH Terhadap Total Antosianin Ubi(mg/g) Jalar
Ayamurasaki
Pada Gambar 12 menunjukanpada lama waktu ekstraksi sekitar20
menit dan pH dibawah 3mengarah pada total antosianin yangmaksimum.
Nilai maksimumantosianin adalah 0.59 mg/g bahan.Nilai maksimum
akibat pengaruhfaktor gabungan ini (simultationeffect) hasilnya
lebih tinggidibanding nilai maksimum pengaruhfaktor tunggal suhu
atau pH padapercobaan sebelumnya yaitu sebesar0,474 mg/g dan 0,475
mg/g. Waktuekstraksi menunjukkan pengaruhkuadratik negatif sedang
pHmenunjukkan pengaruh kuadratikpositif yang signifikan pada
total
antosianin. Gradien kontur pada pHarah koordinatnya
melengkungkebawah sedang waktu ekstraksimelengkung keatas,
yangdirefleksikan dengan koefisienkuadratik negatif untuk
waktuekstraksi (12koefisien kuadratik positif untuk pH(23 =
+0,01).
Analisis Ketepatan Model Ordo IIUntuk melihat ketepatan
fungsirespon dari data percobaan,pengaruh kuadratik dan linier
padavariabel bebas, interaksinya dankoefisien regresi pada
variabelrespon dievaluasi denvarian /Anova (Lampiran
10).Berdasarkan analisis varian tersebutbahwa model regresi
kuadratiktersebut sangat signifikan karenanilai p (probabilitas)
sangat rendah(p0,005 (non significantsimpangan model yang
dihasilkanpada percobaan tidak berpengaruhnyata. Gasperz (1992)
menyatakan
antosianin. Gradien kontur pada pHarah koordinatnya
melengkungkebawah sedang waktu ekstraksimelengkung keatas,
yangdirefleksikan dengan koefisienkuadratik negatif untuk waktu
12 = - 0,000988) dankuadratik positif untuk pH
= +0,01).
Analisis Ketepatan Model Ordo IIUntuk melihat ketepatan
fungsirespon dari data percobaan,pengaruh kuadratik dan linier
padavariabel bebas, interaksinya dankoefisien regresi pada
variabelrespon dievaluasi dengan analisisvarian /Anova (Lampiran
10).Berdasarkan analisis varian tersebutbahwa model regresi
kuadratiktersebut sangat signifikan karenanilai p (probabilitas)
sangat rendah(p
-
Jurnal Teknologi Pangan Vol.2 No.1November 2011
17
bahwa criteria ketepatan modeldapat dilihat dilihat berdasar
ujisimpangan model, dimana suatumodel dianggap tepat/cocok
denganpermasalahan apabila uji simpangandari model tidak nyata
secarastatistik. Sehingga dengan demikiandapat disimpulkan
bahwa
model/persamaan regresi ordo IItersebut sangat tepat dan
handal.Berdasarkan model optimasi diatas ,selanjutnya dapat
ditentukan kondisioptimum dari faktor-faktor yangsignifikan.
Tabel 1. Hasil Optimasi Model Kwadratik pada Percobaan III
Kondisi Optimum AntosianinDesirabilitySuhu
ekstraksi(oC)
Waktuekstraksi(menit)
pH Prediksi hasil(mg/g)
112 20 2 0,563 0,929112 20 3 0,491 0,860
Hasil optimasi ini masih lebihtinggi dari total antosianin
maksimalpercobaan aktual secara individual(perlakuan suhu atau pH)
meskipunlebih rendah dari hasil tertinggi padapercobaan simultansi
3 faktor (suhu,waktu, dan pH), artinya kondisioptimum dari hasil
percobaan masihdimungkinkan ditingkatkan hasilantosianin
terekstrak. Dalam Tabeltersebut terlihat hasil optimasimempunyai
desirability=0,860-0,929. Artinya hasil prediksi solusioptimum baik
pada pH target 2 danpH 3 mempunyai derajat ketepatantinggi. Menurut
Montgomery (2001)bahwa fungsi desirdability tersebutadalah untuk
menentukan derajat
ketepatan hasil optimal. Semakinmendekati satu, maka
semakintinggi ketepatannya.Berdasarkan hasil percobaan
dapatdisimpulkan bahwa pengaruhsimultan terbaik adalah pada
suhu115oC, Waktu 20 menit, dan pH 2dengan hasil total antosianin
aktualsebesar 0,59 mg/g bahan basah.Sedangkan hasil solusi
optimumterpilih adalah pada suhu 112oC,waktu 20 menit, dan pH 3
denganhasil total antosianin prediksi 0,491mg/g.Percobaan IV:
Analisis Kuantitasdan Kualitas Antosianin padaPembesaran Skala
-
Jurnal Teknologi Pangan Vol.2 No.1November 2011
18
Analisis Total AntosianinEkstraksi antosianin dengan
subcritical water skala gandamerupakan pembesaran
kapasitasperalatan ekstraksi dan volomebahan dari ukuran kerja
skalalaboratorium 200 mlx10ditingkatkan menjadi 2000 ml x 10.Hasil
variabel pengamatan kimia(total antosianin) pada skala gandaseperti
disajikan pada Tabel 2.Tabel 2. Kandungan antosianin UbiJalar
Ayamurasaki (mg/g) hasilekstraksi subcritical water padaSkala
Laboratorium dan Skala besar(ganda)
Ulangan Kandungan Antosianin (mg/g)Skala
LaboratoriumSkala besar (ganda)
1 0,433 0,398
2 0,429 0,4193 0,432 0,4214 0,424 0,3975 0,431 0,429
Mean 0,4298 0,4128Signifikansi =0,057 (p>0,05)
Keterangan : masing-masingperlakuan dilakukan ekstraksisebanyak
3 kali
Hal ini sejalan dengan hasilpenelitian Casas et.
al.,(2007),ekstraksi senyawa bioaktif dari daunbunga matahari
dengan Supercriticalfluid extraction (dengan gas CO2sebagai
pelarut) tidak ada perbedaanhasil antara skala laboratorium
(kapasitas 10 ml) dan skala pilotplant ( kapasitas 2 L).
Dari data Tabel 2 pada skalaganda diperoleh hasil 0,4128/0,4298x
100% = 96,04%. Hasil skala gandadianggap sempurna jika hasil
yangdiperoleh sama dengan skalalaboratorium atau mencapai
100%.Dengan hasil 96,04%, ekstraksi padaskala ganda dapat
direkomendasikanuntuk ekstraksi antosianin ubi jalarAyamurasaki
pada suhu subcriticalwater.
Analisis Kualitas (AktifitasAntioksidan) Antosianin
Aktifitas antioksidan adalahkemampuan senyawa antiradikaluntuk
menangkap radikal bebas.Dalam analisis aktivitas
antioksidandigunakan metode DPPH (2,2-difenil-1-pikrilhidrazil).
Antosianinmempunyai fungsi fisiologis yaitusebagai antioksidan.
-
Jurnal Teknologi Pangan Vol.2 No.1November 2011
19
Tabel 3. Aktifitas Antioksidanantosianin (%) Ubi
JalarAyamurasaki hasil ekstraksisubcritical water pada
SkalaLaboratorium dan Skala besar(ganda)
Ulangan
Aktifitas Antioksidanantosianin (%)
SkalaLaboratorium
Skalabesar
(ganda)1 71,52 70,95
2 72,13 71,94
3 72,52 73,214 73,11 72,985 72,90 72,78
Mean 72,64 72,37Signifikansi =0,899 (p>0,05)
Reduksi terhadap DPPH olehantioksidan (antosianin)
akanmenghasilkan penurunan absorbansipada panjang gelombang 500-
530nm, semakin banyak DPPH yangtereduksi oleh
antioksidan(antosianin) maka hasil analisisaktifitas antioksidan
berdasarkanrumus akan semakin besar .
Hasil uji t (p > 0,05), sehinggadapat disimpulkan antara
perlakuanskala ganda dan skala laboratoriumtidak terjadi perbedaan
yang nyata.Hasil ini sejalan dengan penelitianSteed dan Truong
(2008), aktifitasantioksidan ubi jalar denganpemanasan 100oC pada
skalalaboratorium didapat 75,5% dan
pada skala ganda didapat 70,8%analisis statistik tidak
berbeda.
Dari data Tabel 3 pada skalaganda diperoleh hasil 72,37/72,64
x100% = 99,63%. Dengan hasil99,63%, maka ekstraksi pada skalaganda
dapat direkomendasikanuntuk ekstraksi antosianin ubi
jalarAyamurasaki pada suhu subcriticalwater karena kualitasnya
(aktifitasantioksidannya) tidak mengalamiperubahan yang
berarti.
Percobaan V: StabilitasAntosianin dalam berbagai pHlarutan
-
Jurnal Teknologi Pangan Vol.2 No.1November 2011
20
Gambar 13. Grafik Hubungan pH Pelarut dan WaktuSimpan Terhadap
Perubahan Absorbansi EkstrakAntosianin
Prubahan AbsorbansiPada Gambar 13 terlihat bahwa
pada pH 2 dan 3 menghasilkanabsorbansi tertinggi dan paling
stabilselama waktu simpan 15 hari,sedang pH>4-6 terutama pada
pH=5absorbansi antosianin terekstrakpaling rendah dan paling tidak
stabildan penurunan absorbansi yangpaling tajam adalah
setelahpenyimpanan hari ke-5. Hal inidisebabkan oleh perubahan
strukturkimia antosianin, karena senyawaantosianin merupakan
senyawaturunan dari kation flavilium dan intikation flavilium ini
kekuranganelektron (Gambar 3) sehingga sangat
reaktif termasuk akibat perubahanpH.
Pada pH rendah (2 dan 3)antosianin terekstrak tinggi,
karenaantosianin mayoritas dalam bentukkation flavilium yang
berwarnamerah. Kation flavilium pada cincinC (cincin tengah)
bermuatan positifdan mempunyai ikatan rangkap yangterkonjugasi
antara cincin A dancincin B, sehingga mempunyaikemampuan
mengabsorbsi sinartampak dan hal ini akanmenghasilkan absorbansi
tinggi(pada panjang gelombang maks)dengan spectrometer U
Sebaliknya pada peningkatanpH (4-6) terjadi perubahan bentuk
Pelarut dan WaktuSimpan Terhadap Perubahan Absorbansi
Ekstrak
termasuk akibat perubahan
Pada pH rendah (2 dan 3)antosianin terekstrak tinggi, karena
mayoritas dalam bentukkation flavilium yang berwarnamerah.
Kation flavilium pada cincinC (cincin tengah) bermuatan positifdan
mempunyai ikatan rangkap yangterkonjugasi antara cincin A dancincin
B, sehingga mempunyaikemampuan mengabsorbsi sinar
pak dan hal ini akanmenghasilkan absorbansi tinggi(pada panjang
gelombang maks)dengan spectrometer U-Vis
Sebaliknya pada peningkatan6) terjadi perubahan bentuk
-
Jurnal Teknologi Pangan Vol.2 No.1November 2011
21
pada cincin C dari kation flaviliumsehingga absorbsi pada sinar
tampakberkurang bahkan tidak terjadi.
Adapun perubahan pada cincin Cadalah : a) terbentuknya
karbinolyang telah kehilangan ikatanrangkap terkonjugasi, b)
terbentuknya quinonoidal yaituhilangnya proton pada
kationflavilium, c ) terbentuknya kalkontak berwarna karena pada
cincin Cterbuka.
Kecepatan Degradasi
Tabel 4. Rerata Konstanta Degradasi (k) dan Half-Life Time (t)
Antosianin Ubi Jalar Ayamurasaki dalam Berbagai pH
pH Waktu SimpanHari ke-
Rerata Konstantadegradasi (k)
(hari-1)
Rerata Half-life time (t )
(hari)2 1, 5, 10, 15 2,9 x 10-2 23,44
3 1, 5, 10, 15 3.6 x 10-2 18,79
4 1, 5, 10, 15 2,1 x 10-1 3,28
5 1, 5, 10, 15 2,3 x 10-1 2,94
6 1, 5, 10, 15 2,2 x 10-1 3,16
Dari Tabel 4 terlihat bahwaantosianin setelah disimpan
selamadisimpan 15 hari pada pH 2 dan 3relatif stabil dibanding
perlakuanlain dan yang paling stabil pada pH2 dengan nilai rerata
konstantadegradasi (k) sebesar 2,9 x 10-2 hari-1 (terendah) dan
nilai half-life time(t ) sebesar 23,44 hari (tertinggi).Sedang pada
pH 4-6 tidak stabildan yang paling stabil pada pH 5
dengan nilai rerata konstantadegradasi (k) sebesar 2,3 x10-1
hari-1
(tertinggi) dengan half-life time (t )sebesar 2,94 hari
(terendah).
Persentase Degradasi dan Retensiwarna
-
Jurnal Teknologi Pangan Vol.2 No.1November 2011
22
Tabel 5. Rerata Persentase Degradasi (%) dan PersentaseRetensi
(%) Warna Antosianin Ubi Jalar Ayamurasaki dalamBerbagai pH
pH WaktuSimpanHari ke-
Rerata DegradasiWarna
(%)
Rerata RetensiWarna
(%)2 1, 5, 10, 15 8,49 91,51
3 1, 5, 10, 15 10,47 89,52
4 1, 5, 10, 15 46,87 53,12
5 1, 5, 10, 15 50,62 49,38
6 1, 5, 10, 15 48,15 51,85
Berdasarkan Tabel 5 terlihatbahwa degradasi warna
terendah(8,49%) atau retensi warna tertinggi(91,51%) selama 15 hari
adalahpada perlakuan pH 2. Artinyaperlakuan pH 2 adalah yang
paling
stabil. Sebaliknya degradasi warnatertinggi (50,62%) atau
retensiwarna terendah (49,38%) selama 15hari adalah pada perlakuan
pH 5.Artinya perlakuan pH 5 adalah yangpaling tidak stabil.
Gambar 14. Pengaruh pH larutan terhadap %degradasi warna ekstrak
antosianin ubi jalarAyamurasaki selama waktu simpan
0
20
40
60
1 5 10 15
De
grad
asi
An
tosi
anin
(%)
hari
pH 2
pH 3
pH 4
pH 5
pH 6
-
Jurnal Teknologi Pangan Vol.2 No.1November 2011
23
Dari Gambar 14 terlihat bahwapersentase degradasi warna
ekstrakantosianin tertinggi (paling labil)adalah pada perlakuan pH
5, sedangperlakuan pH 2 dan 3 adalah palingrendah (paling stabil).
Pada periodehari ke 5 sampai hari ke 10 terlihat
pada semua perlakuan pH jumlahkerusakan warnanya paling
besar.Hal ini diduga aktifitas enzimperusak pigmen antosianin
dalamkondisi paling aktif. Enzim palingumum mendegradasi
antosianinadalah dari golongan glikosidase.
Gambar 15. Pengaruh pH larutan terhadap % retensi warnaekstrak
antosianin ubi jalar Ayamurasaki selama waktusimpan
Antosianin adalah senyawayang bersifat amfoter (hal
iniditunjukkan dengan adanya gugusH+ dan OH- pada ,
sehinggamemiliki kemampuan untukbereaksi, baik dengan asam
maupunbasa. Adanya ion + (pada cincinditengah) menyebabkan
antosianinrentan terhadap serangan senyawa-senyawa asing dan
perubahan faktorlingkungan (pH, suhu) dan hal iniakan berpengaruh
terhadap
stabilitasnya. Brouillard (1982)dalam Jian Hie (2004)
menyatakanbahwa dalam bentuk karbinol(akibat naiknya pH dari 3
sampai 6)warna antosianin mengalamipemucatan karena pada
cincintengah telah kehilangan ikatanrangkap yang terkonjugasi,
sehinggatidak dapat mengabsobsi sinartampak. Karakterisasi
Antosianindengan HPLC SelamaPenyimpanan.
0
50
100
150
1 5 10 15
Re
ten
siA
nto
sian
in(%
)
hari
pH 2
pH 3
pH 4
pH 5
pH 6
-
Jurnal Teknologi Pangan Vol.2 No.1November 2011
24
Gambar 16. Kromatogram HPLC Antosianin Ubi JalarAyamurasaki pada
pH larutan 3 ( Subcritical Water)setelah disimpan 60 hari
Gambar 17. Kromatogram HPLC Antosianin Ubi JalarAyamurasaki pada
pH larutan 5 ( Subcritical Water)setelah disimpan 60 hari
Pada Gambar 17 disajikankromatogram sampel ekstrak padapH
larutan 3 setelah disimpan 60hari , dari kromatogram
tersebutterlihat jumlah peak yang muncul
adalah 4 peak yaitu peak 2, 4, 5 dan6, sedang perlakuan pH
larutan 5peak yang muncul tinggal 2 peakyaitu peak 5 dan 6, artinya
jumlahpeak antosianin yang tersisa dalam
-
Jurnal Teknologi Pangan Vol.2 No.1November 2011
25
ekstrak selama penyimpanansemakin banyak maka antosianinnyalebih
stabil. Peak 2, 4, 5 dan 6berdasarkan urutan elusi dariaglikon
diperkirakan berturut-turutadalah cyanidin, pelargonidin,peonidin
dan malvidin (Durst danWorlstad, 2001).
KESIMPULAN DAN SARANKesimpulan1. Terdapat perbedaan
viskositas
larutan dan total antosianinterekstrak antara ekstraksi
dalamkondisi non-subcritical dengansubcritical. Secara umum
kondisiekstraksi subcritical didapatviskositas larutan lebih
rendahdengan total antosianin lebihtinggi. Total antosianin
tertinggidicapai pada suhu 115oC yaitusebesar 0,474 mg/g bahan
basah.Hasil uji HPLC retention time(Rt) antosianin hasil
ekstraksisubcritical (115o C) dibandingnon-subcritical (75oC) pada
pH3 tidak mengalami perubahan,yaitu antara 12-25 menit.Ketinggian
peak kromatogramsubcritical pH 3 paling tinggidibanding subcritical
pH 5 dannon-subcritical pH 3 .
2. Ekstraksi subcritical suhu115o Cpada pH pelarut 2 dan
3menghasilkan viskositas terendah(2,86 mPas), dengan total
antosianin tertinggi pada pHpelarut 2 yaitu sebesar 0,475mg/g
bahan basah tetapi tidakberbeda nyata dengan pH 3 yaitusebesar
0,473 mg/g bahan basah.
3. Kondisi Optimum prosesekstraksi dengan metodeSubcritical
Water dicapai padasuhu 112oC, waktu 20 menit, danpH 2 yang secara
simultan dapatmengekstraksi antosianin sebesar0,563 mg/g.
4. Total antosianin dan aktivitasantioksidan ekstrak
antosianinpada skala besar dengan skalalaboratorium dengan
metodeSubcritical Water pada kondisioptimum tidak
menunjukkanperbedaan yang nyata.
5. Stabilitas antosianin selamapenyimpanan pada perlakuan
pHlarutan 2 dan 3 menunjukkanpaling stabil, sebaliknya pada pH5
paling labil.
Saran1. Ekstraksi antosianin
menggunakan suhu tinggi(subcritical) kemungkinan jugaberdampak
terlarutnya/terikutnyasenyawa organik seperti :karbohidrat,
protein, dan lemak.Tercampurnya senyawa ini dalamekstrak antosianin
diduga akanberpengaruh terhadap stabilitasantosianin selama
penyimpanan,disamping ekstraknya nampak
-
Jurnal Teknologi Pangan Vol.2 No.1November 2011
26
agak keruh. Untuk itu perlupenelitian lanjutan untukmemisahkan
senyawa tersebutsehingga didapat hasil ekstraksilebih stabil dan
penampakanlarutan yang lebih jernih.
2. Pelarut yang digunakan untukekstraksi umumnya bukanspesifik
(tidak selektif) dalamekstraksi antosianin, termasukpenggunaan
pelarut air. Hal inidimungkinkan bahan-bahan lainseperti: gula,
asam-asam organik,senyawa fenolik lain(procyanidins) ikut
terekstraksi.Untuk itu perlu penelitianlanjutan tentang
pemurnianekstrak antosianin, sehinggadidapat antosianin
dengankualitas tinggi.
DAFTAR PUSTAKA
Anonymous, 2004. Effect of pHAnthocyanin
Structure.http://www.wrintek-progresio.or.id/pertanian/terungjpg.htm.
tanggal akses 17 Oktober2008.
Anonymous, 2009. Superheatedwater. Wikipedia, the
freeencyclopedia
http://en.wikipedia.org/wiki/Superheated_water"
Category: Water
Casas, L., C. Mantell, M. Rodrguez,A. Torres,F. A. Macas, E.
J.Martnez de la Ossa, 2007.Supercritical fluid extraction
ofbioactive compounds fromsunflower leaves: comparison ofanalytical
andpilot-scaleextraction. Proceedings ofEuropean Congress of
ChemicalEngineering (ECCE-6)
Copenhagen.
Chan,S.W., C.Y.Lee, C.F.Yap,W.M.Wan Aida, and C.W.Ho,2009.
Optimisation of ExtractionCondition for PhenolicCompounds from
Limau Purut(Citrus hystrix) Peels.International Food
ResearchJournal 16: 203-213
Durst, R. W., & Wrolstad, R. E.,2005. Unit F1.2:
Characterizationand Measurement ofAnthocyanins by
UVvisibleSpectroscopy. In R. E. Wrolstad(Ed.), Handbook of
analyticalfood chemistry (pp. 3345). NewYork: John Wiley &
Sons.
Gao, L. and G. Mazza, 1996.Extraction of AnthocyaninPigment from
Purple Sunflower
http://www.wrintek-progresio.or.id/pertanian/terungjpg.htmhttp://www.wrintek-progresio.or.id/pertanian/terungjpg.htmhttp://www.wrintek-progresio.or.id/pertanian/terungjpg.htmhttp://en.wikipedia.org/wiki/Superheated_waterhttp://en.wikipedia.org/wiki/Superheated_waterhttp://en.wikipedia.org/wiki/Special:Categorieshttp://en.wikipedia.org/wiki/Category:Water
-
Jurnal Teknologi Pangan Vol.2 No.1November 2011
27
Hulls. J.Food Sci. 61 (3). P. 600-603
Giusti, M.M. and R.E. Wrolstad,2001. Characterization
andMeasurement of Anthocyanin byUV-Visible Spectroscopy. JohnWiley
and Sons. Inc.http://Ipi.oregonstate.edu/ss01/anthocyanin.html.
Tanggal aksesOktober 2008
Ghoreishi, S.M.; R. GholamiShahrestani and S.H. Ghaziaskar,2008.
Subcritical WaterExtraction of Mannitol fromOlive Leaves.
Proceedings ofWorld Academy of Science.Engineering ans Tecnology.
Vol.33.
Hatano T.,H.Kagawa, Yasuhara, andT.Okuda. 1998. Two
NewFlavonoids and OtherConstituents in Licorice Root :Their
Relative Astringency andRadical Scavenging Effects.Cherm Pharm Bull
36 : 2090-7.
Hegenbart, S., 2004. SiftingThrough Starcher
MaximizePerformance.http://www.foodproductdesign.comarchive/1996/0196CS.
diaksestanggal 3 Februari 2010
Jian Hie, 2004. Absorption,Excretion, and Transformation
ofIndividual Anthocyanins in Rats.Thesis. Faculty of GraduateSchool
of The University ofMaryland.
Joshita, D., Juheini, 2009. TeknologiKosmetik. Farmasi
UniversitasIndonesia.Http://www.Google.co.id/.Diakses November
2010
King, J.W., R.D. Gabriel and J.D.Wightman, 2009.
SubcriticalWater Extraction ofAnthocyanins from Fruit
BerrySubstrates. Supercritical FluidFacility. Los Alamos
NationalLaboratory C.ACT GroupChemistry Division. Los
Alamos.USA.
Kivilompolo, Maarit, 2009.Development of SamplePretreatment and
LiquidChromatographic Techniques forAntioxidative
Compounds.Academic Dissertation. Facultyof Science of the
University ofHelsinki.
Laleh, G.H., H. Frydoonfar, R.Heidary, R. Jameei and S.
Zare.2006. The Effect of Light,Temperature, pH and Species on
http://ipi.oregonstate.edu/ss01/anthocyanin.html. Tanggal akses
Oktoberhttp://ipi.oregonstate.edu/ss01/anthocyanin.html. Tanggal
akses Oktoberhttp://ipi.oregonstate.edu/ss01/anthocyanin.html.
Tanggal akses
Oktoberhttp://www.foodproductdesign.comarchive/1996/0196CShttp://www.foodproductdesign.comarchive/1996/0196CShttp://www.google.co.id/.Diakseshttp://www.google.co.id/.Diakses
-
Jurnal Teknologi Pangan Vol.2 No.1November 2011
28
Stability of AnthocyaninPigments in Four BerberisSpecies.
Pakistan Journal ofNutrition 5 (1): 90-92, ISSN1680-5194
Linda McGraw, 2001. Using hotwater as a solvent to
analyzeatrazine in meat. AgriculturalResearch. Washington:. Vol.
49,Iss. 10; pg. 22, 1 pgs
Li, Paul CH , Michael CK Wong,Hans Adomat and Emma STomlinson
Guns, 2009.Blueberry AnthocyaninsAnalyzed by AbsorptionSpectroscopy
and HPLC-UV-MS. Canadian Journal pure &applied science.
SENRAAcademic Publishers, Burnaby,British Columbia. Vol. 3, No.
2,pp. 765-772.
Martinez at all. 2002. AntioxidantsTechnology. 4th ed. Vol 3.
JohnWilley and Sons. New York.pp.424-447 of 1121 pp.58
Montgomery,D.C., 2001. DesignAnalysis of Experiment. 5th
edition
John Willey and Sons. Inc. NewYork.
Pokorn J, Korczak J. 2001.Preparation of naturalantioxidants.
In: PokornJ,Yanishlieva N, Gordon M,editors. Antioxidants in
food:practical application. CambridgeEngland: Woodhead
PublishingLimited. P311-41.
Reyes, L. Fernando, L. Cisneros-Zevallos, 2007.
DegradationKinetics and Colour ofAnthocyanins in AqueousExtractsof
Purple- and Red-fleshPotatoes (Solanum tuberosumL.). J. Food
Chemistry 100(2007) 885894.
Ricter, P., M.I. Toral, and C.Toledo, 2006. Subcritical
WaterExtraction and Determination ofNifedipine in
PharmaceuticalFormulation. Drugs, Cosmetics,Forensic Sciences. J.
of AOACInternational. Vol. 89, No.2.
Roudsari, Majid Hassas, 2007.Subcritical Water Extraction
ofAntioxidant Compound FromCanola Meal. Thesis.Departement of Foos
andBioproduct Science. Universityof Saskatchewan.
Saskatoon.Saskatchewan. Canada.
http://proquest.umi.com/pqdweb?RQT=318&pmid=27766&TS=1235617490&clientId=48682&VInst=PROD&VName=PQD&VType=PQDhttp://proquest.umi.com/pqdweb?RQT=318&pmid=27766&TS=1235617490&clientId=48682&VInst=PROD&VName=PQD&VType=PQD
-
Jurnal Teknologi Pangan Vol.2 No.1November 2011
29
Saona, Luis E. Rodriguez andRonald E. Wrolstad, 2001.Extraction,
Isolation, andPurification of Anthocyanins.Current Protocols in
FoodAnalytical Chemistry. F1.1.1-F1.1.11. John Wiley & Sons,
Inc.
Stanciu,Gabriela, Simona Lupsor,Constanta Sava and SabinaZagan,
2010. Spectrophotometricstudy on stability of anthocyaninsextracts
from black grapes skins.Ovidius University Annals ofChemistry
Volume 21, Number1, pp. 101-104.
Steed, L.E. And V.-D. Truong,2008. Anthocyanin
Content,Antioxidant Activity,andSelected Physical Properties
ofFlowable Purple-FleshedSweetpotato Purees. JOURNALOF FOOD
SCIENCEVol. 73,Nr. 5
Suda, I., Oki, Tomoyuki, Masuda,Miami, Kobayaki, Mio,
Nishiba,Yoichi, Furata, Shu, 2003.Physiological Functionality
ofPurple-Fleshed Sweet PotatoesContaining Anthosyanin
andUtilization in Foods. JapanAgricultural Research Quarterly(JARQ)
37(3): 167-173.
Sun, Y. and J.J.Cheng, 2005. DiluteAcid Pretreatment of Rye
Strawand Bermudagrass for EthanolProduction. BioresourceTechnology
96(14), 1599-1606.
Tako, Masakuni, 2000.Gelatinization Characteristics ofRice
Starch (Yukihikari).Departement of Bioscience andBiotechnology.
Faculty ofAgriculture. University of theRyukyus. Japan. J.
Appl.Glycoscy. Vol.47(2). P.187-192.
Teow, Choong C., Van-Den Truong,Roger F.Mc.Feters,
RogerL.Thompson, Kenneth V.Pecota,G.Craig Yencho, 2007.Antioxidant
Activity, Phenolicand -Carotene Contens of SweetPotatoes Genotypes
with VaryingFlesh Colours. ScienceDirect.Food Chemistry 103,
829-838.
Terahara, N., I. Konczak, H. Ono,M. Yoshomoto and O.Yamakawa,
2004.Characterization of AcylatedAnthocyanins in Callus Inducedfrom
Storage Root of Purple-Fleshed Sweet Potato. Ipomoeabatatas L. J.of
Biomedicine andBiotecnology
5:279-286.http://www.hindawi.co.uk/open-accesi/jbb/volome2004/s1110724304406056.pdf.
http://www.hindawi.co.uk/open-accesi/jbb/volome
2004/s1110724304406056.pdfhttp://www.hindawi.co.uk/open-accesi/jbb/volome
2004/s1110724304406056.pdfhttp://www.hindawi.co.uk/open-accesi/jbb/volome
2004/s1110724304406056.pdf
-
Jurnal Teknologi Pangan Vol.2 No.1November 2011
30
Vanini, Lucimara Salvat, TalitaAkemi Hirata, AngelaKwiatkowski,
Edmar Clemente,2009. Extraction and stability ofanthocyanins from
the Benitakagrape cultivar (Vitis vinifera L.).Braz. J. Food
Technol., v. 12, n.3, p. 213-219, jul./set.
Wiboonsirikul, Jintana , YukitakaKimura, Megumi Kadota,Hisahiro
Morita, TakuoTsuno,
and Shuji Adachi, 2007.Properties of Extracts fromDefatted Rice
Bran by ItsSubcritical Water Treatment. J.Agric. Food Chem., 55,
87598765
Wrolstad, Ronald E., Robert W.Dursta and Jungmin Lee,
2005.Tracking Color and pigmentChanges in AnthocyaninProducts.
Trends in Food Science& Technology 16: 423428.