Optimasi Pembuatan Nanopartikel Minyak Atsiri Saffron Dengan Penyalut Gum Arab Dan Kitosan Berat Molekul Rendah Melalui Metode Gelasi Ionik

FITRI ASTUTININGSIH, Prof. Dr. Ir. Sri Anggrahini, M.S. , Dr. Ir. Supriyadi, M.Sc.

2021 | Tesis | MAGISTER ILMU DAN TEKNOLOGI PANGAN

Saffron (Crocus sativus L.) adalah rempah-rempah paling mahal di dunia dan dijuluki sebagai "red gold". Minyak atsiri saffron kaya akan senyawa aktif apocarotenoid C20 yang sangat langka dengan berbagai sifat fungsional. Namun penggunaan minyak atsiri saffron secara lebih luas masih menghadapi beberapa masalah yaitu stabilitasnya yang rendah serta rentan terhadap oksidasi (panas, oksigen dan cahaya), rendahnya kelarutan, dan hilangnya flavor selama proses pengolahan, pengaplikasian pada bahan makanan maupun penyimpanannya (Donsi et al., 2011). Hal tersebut menuntut adanya suatu usaha untuk melindunginya, salah satunya yaitu dengan pembuatan nanopartikel minyak atsiri saffron. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui kondisi optimum pembuatan nanopartikel minyak atsiri saffron dengan penyalut gum arab dan Kitosan Berat Molekul Rendah (Low Molecular weight Chitosan=LWCS) melalui metode gelasi ionik. Optimasi dilakukan menggunakan Response Surface Methodology (RSM) dengan rancangan Box Behnken Design (BBD). Variabel bebas yang digunakan yaitu konsentrasi gum arab, konsentrasi LWCS, dan rasio (oil: gum arab/LWCS). Variabel terikat yang diukur dan dioptimasi yaitu z-average, polydispersity index (PdI), dan zeta potensial. Hasil Penelitian menunjukkan bahwa model quadratic digunakan untuk respon z-average dengan persamaan matematika Y = 19.45 + 0.6322A + 1.51B - 0.1087C - 0.4600AB - 0.0706AC - 0.2260BC - 1.52A2 + 1.91B2 - 0.0815C2. Respon PdI ditunjukkan dengan persamaan Y = +0.5515 + 0.0085A - 0.0035B - 0.0061C - 0.0132AB - 0.0019AC + 0.0022BC + 0.0369A2 - 0.0268B2 - 0.0007C2 . Respon zeta potensial ditunjukkan dengan persamaan Y = 14.25 + 0.0995A - 1.32B - 0.0875C + 0.5000AB - 0.1022AC + 0.2300BC + 0.8625A2 - 0.8625B2 + 0.0368C2. Hasil verifikasi formula optimum yang dihasilkan oleh program yaitu dengan konsentrasi LWCS 0,1%, konsentrasi gum arab 9,6%, serta rasio (oil: gum arab/LWCS) 1:5 diperoleh nilai z-average sebesar 16,24, PdI 0,495 dan zeta potensial 15,76. Hasil verifikasi mendekati nilai prediksi yang diberikan oleh program Design Expert����¯�¿�½���¯���¿���½����¯�¿�½������® 12. Nanopartikel minyak atsiri saffron optimum memiliki nilai efisiensi enkapsulasi sebesar 86,4%, kadar air 3.8%, turbidity 0.1381%, memiliki bentuk morfologi bulat namun ada beberapa bagian yang mengempis serta adanya pergeseran/hilangnya serapan gugus karakteristik dari gum arab dan LWCS akibat interaksi elektrostatik yang kuat antara keduanya.

Saffron (Crocus sativus L.) is the most expensive spice in the world. Saffron is a rich source of rare C20 apocarotenoids with a variety of functional properties. Saffron essential oil (SEO) is extensively used by food industries to color and flavor foods. It has the potential to be incorporated in food products, drinks, and beverages for its antimicrobial, antioxidant, and flavoring properties to improve the quality. However, SEO still faces problems such as low stability, susceptibility to oxidation (heat, oxygen, and light), and loss of flavor during processing and storage (Hyldgaard et al., 2012). Due to the high value of SEO, support the idea of protecting the bioactive compounds, one of which is by making saffron essential oil nanoparticles. This study aims to determine the optimal conditions of SEO nanoparticles. The nanoencapsulation process is carried out through a nanoparticle dispersion system using an ionic gelation method. Then optimization using Response Surface Methodology (RSM) with Box Behnken Design. The response used in this study is z-average, PdI and potential zeta. The results showed that the quadratic model was fitted to describe the z-average response with the mathematical equation Y = 19.45 + 0.6322A + 1.51B - 0.1087C - 0.4600AB - 0.0706AC - 0.2260BC - 1.52A2 + 1.91B2 - 0.0815C2. The PdI response is indicated by the equation Y = +0.5515 + 0.0085A - 0.0035B - 0.0061C - 0.0132AB - 0.0019AC + 0.0022BC + 0.0369A2 - 0.0268B2 - 0.0007C2. The zeta potential response is indicated by the equation Y = 14.25 + 0.0995A - 1.32B - 0.0875C + 0.5000AB - 0.1022AC + 0.2300BC + 0.8625A2 - 0.8625B2 + 0.0368C2. The optimum formula suggested by the program is the LWCS concentration of 0.1%, Arabic gum concentration of 9.6%, and the ratio (oil: Arabic gum/chitosan) 1: 5. The results of verification of the optimum formula obtained z-average values of 16.24, PdI 0.495, and zeta potential of 15.76 with values that were not significantly different in all responses (p-value> 0.05) at the 95% confidence level. The verification results are close to the predictive value given by the Design Expert����¯�¿�½������® 12 program. The optimum saffron essential oil nanoparticles have an encapsulation efficiency value of 86.4%, water content 3.8%, turbidity 0.1381%, has a round morphology but there are some parts that are deflated and the presence of shift/loss of characteristic group absorption of gum arabic and LWCS due to the strong electrostatic interaction between the two. Keywords: Nanoparticles, Saffron Essential Oil, Low Molecular Weight Chitosan (LWCS) , Arabic Gum, Ionic Gelation, RSM

Kata Kunci : Kata Kunci: Nanopartikel, Minyak Atsiri saffron, Kitosan Berat Molekul Rendah (LWCS),Gum arab, Gelasi Ionik, RSM.