Oksidasi lemak pada makanan dapat terjadi karena reaksi oksigen triplet diradikal atau oksigen singlet nonradikal. Oksigen singlet pada makanan dapat dibentuk dari oksigen triplet dengan tersedianya sensitizer dan cahaya. Eritrosin, yang kerap digunakan untuk memperbaiki penampilan produk makanan, dapat berperan sebagai fotosensitiser karena memiliki ikatan rangkap terkonjugasi yang banyak. Proses oksidasi menjadi salah satu reaksi utama penurunan mutu pada berbagai produk pangan olahan. Seiring dengan itu, oksidasi lemak telah dipelajari secara ektensif dalam minyak curah. Mekanisme reaksi oksidasi lemak tidak jenuh dalam bentuk curah atau larutan serta berbagai faktor yang mempengaruhi telah banyak dipublikasi. Di sisi lain penelitian terhadap oksidasi lemak dalam sistem emulsi masih belum banyak dilakukan, meski sebagian besar makanan terdapat dalam bentuk emulsi. Sejumlah penelitian menunjukkan bahwa muatan listrik globula menjadi suatu faktor penting, namun baru sedikit diketahui tentang sifat-sifat lain membran antar muka mempengaruhi laju oksidasi. Sifat-sifat gugus polar surfaktan misalnya, diharapkan dapat menjadi faktor penting dalam mengendalikan stabilitas oksidatif emulsi minyak dalam air. Di samping itu, misel surfaktan dapat memindahkan antioksidan atau prooksidan dari globula lemak ke fase air sehingga mempengaruhi aktivitasnya. Penelitian ini bertujuan untuk menentukan mekanisme dan kinetika quenching kuersetin dalam oksidasi oksigen singlet minyak sawit dan asam linoleat, quenching oksigen singlet oleh kuersetin terhadap efek fotosensitisasi eritrosin dalam oksidasi emulsi minyak dalam air, menguji aktivitas antioksidan kuersetin menangkap radikal bebas DPPH, daya reduksi kuersetin serta kemampuan misel surfaktan mempartisi kuersetin dan zat besi dalam emulsi minyak dalam air. Hasil penelitian menunjukkan efek kuersetin 0 ppm, 200 ppm, 400 ppm, 600 ppm, 800 ppm dan 1000 ppm terhadap fotosensitisasi eritrosin minyak sawit dan asam linoleat dalam metilen klorida yang mengandung 100 ppm eritrosin dan diberi cahaya 4000 lux selama 5 jam, dapat mengurangi pembentukan hidroperoksida seiring dengan konsentrasi kuersetin yang kian meningkat dan memberi pengaruh yang berbeda nyata. Dari hasil penelitian menunjukkan eritrosin adalah sensitiser yang kuat untuk reaksi fotooksidasi minyak sawit dan asam linoleat. Tapi di sisi lain, kuersetin adalah quenching oksigen singlet yang sangat efektif. Aproksimasi kinetik steady state digunakan untuk menentukan mekanisme quenching dan kecepatan konstanta quenching kuersetin di dalam model metilen klorida. Studi kinetika steady-state menunjukkan kuersetin hanya menstabilkan oksigen singlet untuk menurunkan reaksi fotosensitisasi eritrosin minyak sawit dan asam linoleat. Dari perhitungan kecepatan total quenching kuersetin terhadap oksidasi fotosensitisasi eritrosin minyak sawit dan asam linoleat di dalam metilen klorida diperoleh sebesar 4,3 x 109 M-1s-1 dan 3,2 x 109 M-1s-1 secara berturut-turut. Quenching oksigen singlet oleh kuersetin terhadap efek fotosensitisasi eritrosin dalam oksidasi emulsi minyak sawit dalam air ditentukan lewat mempersiapkan emulsi minyak sawit dengan penambahan eritrosin 100 ppm dan kuersetin 0 – 100 ppm dan distabilkan oleh Brij 700 dan Tween 20. Dari struktur kimia, Brij 700 memiliki gugus polar lima kali lebih panjang dari gugus polar Tween 20. Campuran emulsi ini ditempatkan di bawah cahaya fluoresen pada intensitas 4000 lux selama 10 jam dan angka peroksida diukur setiap interval 2 jam. Eritrosin secara efektif dapat berperan sebagai sensitiser dalam reaksi fotooksidasi emulsi minyak sawit. Oksidasi lemak, yang diukur lewat pembentukan hidroperoksida lemak dan oksigen headspace, di dalam emulsi minyak sawit yang mengandung eritrosin menurun dengan naiknya konsentrasi kuersetin. Pada pH 3, angka peroksida lebih tinggi dibandingkan pada pH 7. Pada emulsi yang distabilkan Brij 700, menghasilkan pembentukan hidroperoksida lemak yang lebih kecil dibanding pada emulsi yang distabilkan Tween 20. Hasil ini menunjukkan kuersetin adalah penstabil oksigen yang efektif di dalam emulsi minyak sawit dalam air dan ukuran panjang gugus polar surfaktan berperan penting dalam mengendalikan stabilitas oksidatif produk makanan olahan berbasis emulsi. Hasil penelitian menunjukkan kuersetin memiliki sifat antiradikal dengan kemampuannya menangkap radikal bebas DPPH sekitar 70 – 90% untuk quersetin yang dilarutkan dalam etanol 100%, etanol 75% dan etanol 50% pada konsentrasi antara 200 ppm sampai 1000 ppm. Jika dibandingkan dengan antioksidan rutin dan BHT, daya reduksi kuersetin lebih besar. Karena itu, kuersetin adalah donor proton yang efektif dan dapat menstabilkan radikal bebas. Efek kuersetin terhadap penghambatan oksidasi lemak yang diinduksi logam besi menunjukkan peningkatan seiring dengan makin tingginya konsentrasi kuersetin. Guna mempelajari peran misel surfaktan mempartisi antioksidan dan ion besi di dalam emulsi minyak dalam air, emulsi minyak sawit dalam air dipersiapkan dengan mencampur minyak sawit yang sudah mengandung zat besi dengan buffer asetat atau fosfat pada pH 3 dan 7. Antioksidan kuersetin ditambahkan pada konsentrasi yang bervariasi antara 0 – 100 ppm. Setelah persiapan emulsi, misel surfaktan ditambahkan bervariasi antara 0 – 2% ke dalam fase kontinu hingga konsentrasi lemak 5%. Hasil penelitian menunjukkan kelarutan kuersetin makin meningkat ke dalam fase kontinu (air) seiring dengan naiknya konsentrasi misel yang ditambahkan, namun tidak mempengaruhi stabilitas oksidatif emulsi minyak dalam air. Hal ini diduga bahwa misel surfaktan dapat mengendalikan stabilitas oksidatif dengan mekanisme lain di luar kelarutan antioksidan kuersetin. Pada pengujian partisi ion besi, diperoleh bahwa partisi ion besi ke fase air pada pH 3 lebih besar dibandingkan pada pH 7 di dalam emulsi minyak sawit. Kelarutan ion besi keluar dari globula lemak makin meningkat seiring dengan makin naiknya konsentrasi surfaktan yang ditambahkan dan makin lamanya inkubasi. Peran misel surfaktan menghambat oksidasi lemak tidak diperlihatkan secara langsung oleh aktivitas antioksidan sebab surfaktan Brij 700 dan Tween 20 tidak memiliki aktivitas menangkap radikal bebas. Jika misel surfaktan dapat mempengaruhi perpindahan lokasi logam besi, menarik dari globula lemak ke fase air, diharapkan dapat digunakan menjadi strategi baru guna mengendalikan oksidasi lemak pada produk makanan olahan berbasis emulsi.

Lipid oxidation of food can be initiated by either diradical triplet oxygen or nonradical singlet oxygen. The singlet oxygen can be formed from triplet oxygen by photosensitized reaction. Erythrosine, which has been used as food colorant, may also act as photosensitizer due to its the highly conjugated double bonds. Oxidation can alter the flavor, nutritional quality of foods, color and produces toxic compounds, which make foods unacceptable to consumers. Consequently, lipid oxidation has been extensively studied in bulk fats and oils. There is a fairly good understanding of the mechanisms and the factors that affect oxidation in such systems. On the other hand, lipid oxidation is still not well understood in oil-in-water emulsion, although a large number of food exist partially or entirely in the form of emulsions. Although several studies have shown that emulsion droplet charge is an important factor in the oxidative stability of emulsified oil, very little is known about how interfacial membrane properties impact oxidation rates. The characteristics of surfactant polar groups, can be an important factors in the oxidative stability of oil-in-water emulsions. On the other hand, surfactants micelles can potentially influence the physical location of antioxidants and prooxidants. This research was intended to study the quenching mechanism and quenching rate constant of quercetin in erythorosine-sensitized photooxidation of palm oil or linoleic acid, quenching effect of quercetin on lipid oxidation rate in the erythrosinesensitized photooxidation of oil-in-water emulsion, determine the antioxidant activity of quercetin against DPPH free radical, determine the reducing power of quercetin and ability of surfactant micelles to alter the partitioning properties of quercetin and iron in oil-in-water emulsions. Effect of 0, 200, 400, 600, 800 and 1000 ppm (wt/vol) quercetin on the erythrosine 100 ppm sensitized photooxidation of palm oil and linoleic acid in methylene chloride, were studied during storage under 4000 lux fluorescent light for 5 h by measuring peroxide value. Steady-state kinetic approximation was used to determine a quenching mechanism and quenching rate constant of quercetin in the erythrosinesensitized photooxidation of palm oil and linoleic acid. Erythrosine greatly increased the photooxidation of palm oil and linoleic acid, as was expected. Quercetin was extremely effective in minimizing erythrosine-sensitized photooxidation of palm oil and linoleic acid. As the concentration of quercetin increased from 0 to 200, 400, 600, 800 and 1000 ppm, the peroxide values of palm oil and linoleic acid decreased significantly. The steady-state kinetic studies indicated that quercetin quenched singlet oxygen only to minimize the erythrosine-sensitized photooxidation of palm oil and linoleic acid. The calculated total quenching rate of quercetin on erythrosine photosensitized oxidation of palm oil in methtylene chloride was 4.3 x 109 M-1s-1 and total quenching rate of quercetin on erythrosine photosensitized oxidation of linoleic acid in methtylene chloride was 3.2 x 109 M-1s-1. Study of the quenching effect of quercetin on lipid oxidation rate in the erythrosine-sensitized photooxidation of oil-in-water emulsions, palm oil-in-water emulsions were prepared with erythrosine 100 ppm and quercetin 0, 25, 50, 75 and 100 ppm. Emulsions were stabilized by Brij 700 or Tween 20. Structurally Brij 700 has 5 times longer polyoxyethylene groups than Tween 20. The mixture were stored under 4000 lux fluorescent light for 10 h and peroxide values were measured at 2 h interval. Erythrosine effectively sensitized the photooxidation of palm oil-in-water emulsion, as expected. Lipid oxidation rates, as determined by the formation of lipid hydroperoxides and headspace oxygen, in palm oil-in-water emulsions containing erythrosine decreased with increasing quercetin concentration. At pH 3, the peroxide value was higher than at pH 7. Brij 700 decreased production of lipid hydroperoxides from palm oil-in-wateremulsions compared to emulsions stabilized by Tween 20. The results indicate that quercetin is an efective singlet oxygen quencher in oil-in-water emulsion and the surfactant headgroup size could be an important determinant in the oxidative stability of food emulsions. The result showed that quercetin was the strong antiradical. Antioxidant activity of quercetin was evaluated using the radical scavenging activity of quercetin against DPPH free radical showing the % RSA (radical scavenging activity) values range from 70 to 90% for quercetin disolved in 100% ethanol, 75% ethanol, 50% ethanol at concentration ranging from 200 to 1000 ppm. The greatest reducing power was observed in quercetin to the other antioxidant such as rutin and BHT. Therefore, quercetin were proton donor and can react with free radicals to convert them to more stable products and terminate radical chain reaction. Effect of various concentration quercetin on the Fe+2-induced lipid oxidation (Fe+2 – LO) displayed increasing trend of inhibition when their concentration ranging from 200 to 1000 ppm. To determine the ability of surfactant micelles to alter the partitioning of antioxidant and iron in oil-in-water emulsion, palm oil-in-water emulsion were prepared by mixing the iron containing palm oil with acetate or phosphate buffer (pH 3.0 or 7.0). Quercetin were added the concentration range of 0 – 100 ppm. After preparation of the emulsion, surfactant micelles (0 – 2%) were incorporated into continuous phase to give a final lipid concentration of 5%. The result showed that solubilization of quercetin into the aqueous phase by Brij or Tween micelles did not alter the oxidative stability of palm oil-in-water emulsion, suggesting that surfactant micelle influenced oxidation rate by mechanism other than antioxidant solubilization. Higher continuous-phase iron concentrations (in the absence or added Brij or Tween micelles) were observed at pH 3.0 compared to those at pH 7.0 in palm oil emulsion. The solubilization of iron out of the lipid droplets increased with increasing surfactant micelles concentrations and time of incubation. The ability of surfactant micelles to inhibit lipid oxidation does not seem to be due to direct antioxidant activity because surfactant such as Brij and Tween have minimal free radical scavenging activity. If surfactant micelles can influence the physical location of prooxidant transition metals, this can be used develop new strategies for controlling lipid oxidation in food emulsions.

Kata Kunci : Oksidasi Oksigen Singlet Minyak Sawit, Asam linoleat, Quenching Oksigen, Emulsi Minyak Dalam Air.