Enkapsulasi Ekstrak Betasianin Kulit Buah Naga Merah Terstabilisasi dengan Matriks Maltodekstrin dan Tapioka Termodifikasi

MUKMIN SAPTO P., Dr. Ir. Edia Rahayuningsih, M.Sc. ; Yuni Kusumastuti, S.T., M.Eng., D.Eng.

2020 | Tesis | MAGISTER TEKNIK KIMIA

Pewarna makanan yang bersumber dari alam sudah dikenal oleh masyarakat dunia sejak zaman prasejarah. Sejak diketemukan pewarna makanan sintetis, penggunaan pewarna alami untuk makanan mulai ditinggalkan. Akan tetapi pada saat ini telah terjadi gerakan penggunaan kembali pewarna alami untuk makanan, karena pewarna makanan sintetis diketahui memberikan efek negatif bagi kesehatan konsumen. Penggunaan pewarna alami untuk makanan sangat dianjurkan dan perlu didukung, karena selain sebagai pewarna terdapat kandungan senyawa flavonoid, beta-karoten, dan klorofil yang memiliki sifat antioksidan dan antitoksin bagi tubuh. Untuk itu inovasi teknologi tentang pewarna alami untuk makanan sangat diperlukan agar dapat dihasilkan pewarna makanan yang memenuhi harapan konsumen. Topik penelitian ini berfokus pada pigmen betasianin dari kulit buah naga merah. Tujuan jangka panjang riset ini adalah dapat menghasilkan pewarna makanan merah alami yang stabil pada saat penyimpanan dan penggunaannya. Adapun tujuan khusus riset ini dikelompokan menjadi 5, yaitu (1) menentukan jenis stabilizer betasianin; (2) menentukan kondisi optimum stabilisasi betasianin sebagai fungsi suhu, pH, dan konsentrasi stabilizer; (3) menghitung konstanta laju degradasi betasianin terstabilisasi; (4) menentukan kondisi optimum enkapsulasi betasianin terstabilisasi ; dan (5) menentukan umur simpan serbuk mikrokapsul hasil enkapsulasi. Penentuan jenis stabilizer dilakukan dengan memvariasikan konsetrasi glukosa, sukrosa, dan laktosa pada 0, 100, dan 150 ppm ke dalam larutan betasianin pH 6 yang dipanaskan selama 1 jam pada suhu 60 oC. Nilai absorbansi sebelum dan sesudah pemanasan dilakukan dengan spektrofotometer UV-Visible untuk menghitung %Retensi pigmen betasianin. Penentuan kondisi optimum stabilisasi dilakukan dengan desain faktorial 3k dengan response surface methodology (RSM). Data penelitian dianalisis dengan analisis varians dan dilengkapi dengan persamaan polinomial orde dua. Penentuan konstanta laju degradasi dilakukan dengan mengukur konsentrasi betasianin pada suhu 45, 55, 65, dan 75 oC setiap 15 menit selama 2 jam dengan spektrofotometer. Hasil ekstrak terstabilisasi dienkapsulasi dengan teknik spray drying menggunakan campuran matriks maltodekstrin dan tapioka termodifikasi dengan rasio 2:1. Penentuan kondisi optimumnya dilakukan dengan memvariasikan %bahan penyalut dan suhu inlet udara pengering terhadap nilai kadar air, absorbansi, kelarutan, total betasianin, dan waktu paruh serbuk. Hasil yang diperoleh dari penelitian ini dapat disimpulkan sebagai berikut: (1) jenis stabilizer betasianin dengan persentase retensi tertinggi (61,95%) adalah laktosa; (2) kondisi optimum stabilisasi betasianin terjadi pada pH 5,5, konsentrasi laktosa 302 ppm, dan suhu pemanasan 40 oC dengan nilai R2 0,98; (3) konstanta laju degradasi betasianin terstabilisasi oleh laktosa pada suhu 25 oC 0,0163/jam dengan waktu paruh meningkat 84% dibandingkan dengan tanpa adanya laktosa; (4) kondisi optimum enkapsulasi betasianin adalah 5% bahan penyalut dan suhu inlet udara pengering 149 oC; (5) Umur simpan produk serbuk mikrokapsul betasianin mencapai 6 bulan. Kata kunci : betasianin; stabilisasi; enkapsulasi; RSM

Food colorant sourced from nature has been known by the society since prehistoric times. Since synthetic food coloring was discovered, the use of natural colorant for food began to be abandoned. However, at this time there has been a movement to reuse natural colorant for food, because synthetic food colorant is known to have a negative effect on consumer health. The use of natural colorant for food is highly recommended and needs to be supported, because apart from being a colorant agent there are flavonoid compounds, beta-carotene, and chlorophyll which have antioxidant and antitoxin properties for the body. For this reason, technological innovation about natural colorant for food is very much needed in order to produce food colorant that meets consumer expectations. This research topic focuses on betacyanin pigments from red dragon fruit peels. The long-term goal of this research is to produce natural red food colorant that is stable at storage and aplication. The specific objectives of this research are grouped into 5, namely (1) determining the type of betacyanin stabilizer; (2) determining the optimum conditions for betacyanin stabilization as a function of temperature, pH, and stabilizer concentration; (3) calculating the constant rate of stabilized betacyanin degradation; (4) determining the optimum conditions for stabilized betacyanin encapsulation; and (5) determining the half-life time of encapsulated microcapsule powders. Determination of betacyanin stabilizer was done by varying the concentration of glucose, sucrose, and lactose at 0, 100, and 150 ppm into betacyanin solution at pH 6 that was heated for 1 hour at 60 oC. Absorbance values before and after heating was done by UV-Visible spectrophotometer to calculate % Retention of betacyanin pigments. Determination of the optimum stabilization conditions was done by a 3k factorial design with response surface methodology (RSM). The research data were analyzed by analysis of variance and supplemented by second order polynomial equations. Determination of the constant rate of degradation was done by measuring the concentration of betacyanin at temperatures of 45, 55, 65, and 75 oC every 15 minutes for 2 hours with a spectrophotometer. The stabilized extract results were encapsulated with spray drying technique using a mixture of maltodextrin and tapioca modified matrix with a ratio of 2: 1. Determination of the optimum conditions is done by varying the %coating material and the drying inlet temperature to the values of moisture content, absorbance, solubility, total betacyanin, and microcapsule half-life time. The results obtained from this study can be concluded as follows: (1) the type of betacyanin stabilizer with the highest retention percentage (61.95%) was lactose; (2) the optimum conditions for stabilization of betacyanin occured at pH 5.5, lactose concentration 302 ppm, and heating temperature 40 oC with R2 value of 0.98; (3) the constant rate of degradation for stabilized betacyanin at 25 oC was 0.0163 / hour with a half-life time increased by 84% compared to the absence of lactose; (4) optimum conditions for betacyanin encapsulation are 5% coating material and drying air inlet temperature of 149 oC; (5) The shelf life of betacyanin microcapsule powder products reaches 6 months.

Kata Kunci : betacyanin, stabilization, encapusulation, RSM