Peran natrium kaseinat dan fosfolipida dalam emulsifikasi dan mikroenkapsulasi trigliserida kaya asam lemak -3

ESTIASIH, Teti, Promotor Prof.Dr.Ir. Mochamad Adnan

2003 | Disertasi | S3 Ilmu Pertanian

Natrium kaseinat telah diketahui merupakan pengemulsi yang baik. Penambahan fosfolipida kuning telur pada sistem emulsi yang distabilisasi protein meningkatkan sifat-sifat emulsifikasi protein, tetapi belum diketahui keefektifmya terhadap sifat-sifat emulsifikasi natrium kaseinat. Pada proses mikroenkapsulasi, emulsifikasi sebelum pengeringan semprot merupakan faktor kritis yang mempengaruhi kualitas mikrokapsul, tetapi sifat-sifat tersebut belum pemah dianalisis keterkaitannya dengan stabilitas oksidasi mikrokapsul yang dihasilkan. Penambahan fosfolipida pada formula enkapsulan pada proscs mikroenkapsulasi dapat meningliiitkan stabilitas oksidasi millyak ikan yang dibuat mikrokapsul, tetapi belum diketahui apabila enkapsulap berupa natrium kaseinat. Asam lemak 0-3 merupakan asam lemak yang penting bagi kesehatati, tetapi mudah teroksidasi. Mikroenkapsulasi merupakan salah satu alternatif untuk meningkatkan stabilitas minyak terhadap oksidasi. Bentuk asam lemak 0-3 yang lebih tepat dibuat mikrokapsul adalah tigliserida kaya asam lemak 0-3, dibandingkan bentuk asam lemak bebas atau metiVeti1 ester. Pada penelitian ini diteliti keefcktitan penggmaan natriuril kaseinat dan fosfolipida dalam emulsifikasi dengan cara menganalisis perubahm sifat-sifat emulsi fikasi natrium kaseinat dengan adanya penambahan fosfolipida, sehingga diperoleh gambaran keefektifan penggunaan kedua pengemulsi tersebut secara bersaha- sama dalam emulsifikasi produk makanan. Penyebab perubahan tersebut dikaj i lebih lanjut dengan cara menganalisis perubahan komposisi pengemulsi (natrium kassinat-fosfolipida) pada permukaan globula minyak, melalui analisis proporsi jenis kasein dan fosfolipida tersebut pada permukaan globula minyak. Keefektifan penggunaan fosfolipida dalam mikroenkapsulasi diketahui dengan menganalisis perubahan kualitas mikrokapsul yang dihasilkan dari sistem emulsi yang distabilisasi natrium kaseinat dengan adanya penambahan fosfolipida. Sifatsifat emulsi yang mempengaruhi stabilitas oksidasi mikrokapsul dijabarkan dengan cara menganalisis korelasi antara sifat-sifat emulsi sebelum pengeringan semprot dengan stabilitas oksidasi mikrokapsul yang dihasilkan. Mikrokapsul yang dihasilkan diharapkan dapat ditambahkan pada susu rendah lemak dan tidak menyebabkan penurunan sifat-sifat emulsi susu rekonstitusi yang dihasilkan, serta dari segi bau dapat diterima panelis. Untuk meneliti hal-ha1 tersebut, trigliserida kaya as- lemak 0-3 (5% b/v) diemulsikan dengan natrium kaseinat (10% b/v). Fosfolipida ditambahkan dalam konsentrasi meningkat, yaitu 0; 0,5; 1,O; 1,5; 2,O; dan 2,5% (b/v). Emulsi yang dihasilkan dianalisis sifat-sifatnya. Emulsi tersebut dikeringkan dengan pengeringan semprot untuk menghasilkan mikrokapsul. Mikrokapsul yang dihasilkan dianalisis. Hubungan antara sifat-sifat emulsi dengan stabilitas oksidasi mikrokapsul dianalisis. Mikrokapsul ditambahkan pada susu rendah lemak pada kadar EPA+DHA 0; 75; 150; 225; 300; 375; dan 450 mg/60 g susu formula. Peningkatan konsentrasi fosfolipida selama emulsifikasi menyebabkan penurunan proporsi a kasein, peningkatan proporsi p kasein yang teradsorpsi pada permukaan globula minyak, sedangkan K kasein tetap. Pada fase kontinyu terjadi penurunan proporsi 01 kasein, peningkatan proporsi K kasein, sedangkan p kasein tetap. Preferensi adsorpsi jenis kasein dipengaruhi oleh aktivitas permukaannya. Peningkatan konsentrasi fosfolipida dalam sistem emulsi menyebabkan peningkatan jumlah fosfolipida yang teradsorpsi pada permukaan globula minyak yang 'disebabkan oleh proses pergantian kasein oleh fosfolipida untuk teradsorpsi. Jumlah dan proporsi fosfatidilkolin dan fosfatidilinositol yang teradsorpsi meningkat, sedangkan fosfatidiletanolamin meningkat sampai penambahan fosfolipida 1,5%, dan menunin pada penambahan fosfolipida lebih lanjut. Preferensi adsorpsi jenis fosfolipida dipengaruhi oleh kuantitas dan polaritasnya. Perubahan proporsi jenis kasein dan fosfolipida untuk teradsorpsi disebabkan oleh proses pergantian kasein oleh fosfolipida untuk teradsorpsi, dan pembentukan kompleks kasein-fosfolipida. Peningkatan konsentrasi fosfolipida selama emulsifikasi menyebabkan penurunan sifat-sifat emulsifikasi natrium kaseiriat, yaitu penurunan protein teradsorpsi, persentase protein teradsorpsi, indeks aktivitas pengemulsian, has antar permukaan, dan indeks stabilitas emulsi, sedangkan beban ~ u a t a npr otein meningkat sampai penambahan fosfdipida 13% dan menurun pada penambaiian fosfolipida lebih lanjut. Penyebab perubahan tersebut adalah perubahan komposisi kaseinfosfolipida yang teradsorpsi pada permukaan globula minyak yang disebabkan oleh proses pergantian kasein oleh fosfolipida untuk teradsorpsi, dan pembentukan kompleks kasein-fosfolipida. Penambahan fosfolipida pada saat emulsifikasi menyebabkan penurunan kurlitas rriikrokapsu; yang dihasilkan, yaitu pmuurlan efisiensi mikroenliapsulasi, stabilim oksidasi, kadar EPA+DHA, dan peningkatan tingkat oksidasi. Perubahan tersebut disebabkan fosfolipida yang teradsorpsi menggantikan natrium kaseinat, dalam mikrokapsul tidak berperan melapisi globula minyak seefektif aatrium kaseinat. Juga terjadi perubahan distribusi jenis asam lemak pada permukaan dan bagian dalam mikrokapsul. Sifat emulsi yang mempengaruhi stabilitas oksidasi mikrokapsul adalah indeks stabilitas emulsi. Semakin stabil emulsi sebelum pengeringan semprot, mikrokapsul yang dihasilkan semakin stabil terhadap oksidasi. Sifat-sifat emulsi yang lain tidak mempengaruhi karena adanya perbedaan peran natrium kaseinat dan fosfolipida dalam mempengaruhi sifat-sifat emulsi dan stabilitas oksidasi mikrokapsul. Mikrokapsul terbaik adalah mikrokapsul yang dibuat dari sistem emulsi tanpa penambahan fosfolipida, yang didasarkan pada efisiensi mikroenkapsulasi, stabilitas oksidasi, kadar EPA+DHA tertinggi, dan tingkat oksidasi terendah. Peningkatan mikrokapsul dalam susu rekonstitusi meningkatkan sifat-sifat emulsi susu rekonstitusi, yaitu peningkatan protein teradsorpsi, persentase protein teradsorpsi, indeks aktivitas pengemulsian, luas antar permukaan, dan indeks stabilitas emulsi, sedangkan beban muatan protein tidak berubah. Peningkatan tersebut disebabkan oleh peningkatan jumlah globula lemak yang distabilisasi natrium kaseinat. Dari seg bay susu formula dalam bentuk bubuk dapat diterima oleh panelis pada kadar EPA+DHA 150 mg/60 g, sedangkan pada susu rekonstitusi penambahan mikrokapsul pada tingkat terendah tidak dapat diterima, kecuali jika d i p nakan susufuZZ cream dapat diterima pada kadar EPA+DHA 150 mg/60 g.

Sodium caseinate was reported as a good emulsifier milk protein especially used in milk formulation. Egg yolk phospholipids enhanced protein-stabilized emulsion, however, its use in combination with caseinate have not been reported. Emulsion properties prior to spray drying is the critical factor influences quality of the resulted microcapsule, though its relation with oxidation properties has not been known. This research attempted to stabilize fish oil 0-3 fatty-acid enriched triglyceride emulsion wth combination of caseinate and egg-yolk phospholipids and microencapsulated the emulsion in ordei to protect it from oxidation. Emulsion and oxidative properties were among the quality facors to be pursued. In order to observe the effect of phospholipids and their combination with caseinate, phospholipids were added in various proportions (0; 0.5; 1.0; 1.5; 2.0 and 2,5% w/v) to emulsion of 5% (w/v) 0-3 enriched triglyceride stabilized with 10% (w/v) sodium caseinate. The effectiveness of the two emulsifiers was investigated by analyzing their commsition (fraction of caseinates and phospholipids) on the oilwqter interfaces of the emulsion. The effect of the emulsion quality prior to microencapsulation on oxidative stability of microcapsule and characteristics of reconstituted milk fomfbla were also evaluated. The microcapsule was thep applied in dried low-fat milk formulations (EPA + DHA levels of 0; 75; 150; 225; 300; 375; and 450 mg/60 g of dried milk formula). It wasexpected that the microencapsulated triglyceride regain its stabilized emulsion upon reconstitution in addition to acceptance of its odor. The raise of phospholipid addition apparently altered composition of casein fiactions both in the fat globule interface and in the continuous phase of the emulsion. In the {at globule interface, the proportion of a casein decreased, p caseins increased, and K casein remained constant, while in the continuous phase, the proportion of a casein decreased, p caseins remained constant, and K casein increased. The fat globule was believed to adsorb the phospholipids addition to a certain proportion replacing the position formerly occupied by the casein fiactions. The changes in surface compositiom caused by incorporation of phospholipids in the fat globule dictated the preferential attachment of the casein fractions to the fat globules. Among the phospholipid fractions, phosphatidilcholine and phosphatidilinosito1 increased along with the addition of the phospholipids, while phosphatidlletanolamine itcreased only up to 1.5% level, which was followed by decreased upon further addition. Preference of phospholipids adsorption was thought to Vmder influence by its quantity and polarity. The changes of the casein and phospholipid proportions at the interface were caused by displacement of casein by phospholipids and by the formation of casein-phospholipid complex. The addition of phospholipids decreased the protein emulsifying properties of the casein as indicated by reduction of adsorbed protzin, percentage of adsorbed protein, emulsifying activity index, interfacial area, and emulsion stability index, however, protein load only increased to the level up to 1.5% followed by decrease as the addition of phospholipid increased. The addition of phopholipids also reduced the microcapsule quality as indicated by the decrease in microencapsulation efficiency, oxidative stability, EPA+DHA contents, and the oxidation level. Perhaps as encapsulant, phospholipids are not as effective as casein in cbating an oil globule. The increase of phospholipids proportion to a certain level at the interface resulted in reduction of microcapsule integrity, furthermore, the distribution of fatty acids also changed. The emulsion stability index prior to spray drying correlated well with the oxidative stability, however, other properties such & adsorbed protein, percentage of adsorbed protein, emulsifying activity index, interfacial area, arid protein load did not. Perhzips these were due to role of caseinate and phospholipid in influencing these emulsifjing properties and oxidative stability of microcapsule. Based on the improvement in microencapsulation efficiency, oxidative stability, EPA+DHA he!, and oxidation stability, the best microcapsule was produced fbm the emulsion system without the zddition of phospholipids. When the microcapsules were added to low fat dry milk, they improved the emulsifying properties of the reconstituted milk such as adsorbed protein, percentage of adsorbed protein, emulsifying activity index, interfacial area, and emulsion stability index, while protein load remained constant. These were due to enhancement of oil globule stability by sodium caseinate. On sensory test (sniffing), although the panels accepted the EPA + DHA level of 150 mg/60 g on a dry state, they did not accept the reconstituted milk, even at tKe lowest EPA + DHA level due to the fishy smell. When the microcapsule was added to full cream milk, the panels accepted the reconstituted milk up to the EPA + DEW level of 150 mg/60 g.

Kata Kunci : Pengolahan Pangan,Emulsifikasi,Natrium Kaseinat dan Fosfolipida,preference to adsorption. protein emulsifying properties, microencapsulation