Optimasi Ekstraksi Astaxanthin Mikroalga Haematococcus pluvialis dengan Ultrasound-Assisted Deep Euctectic Solvent dan Evaluasi Stabilitasnya Selama Penyimpanan

Jody Ashrib Satriayudistira, Prof. Dr. Ir. Sri Raharjo, M.Sc., Dr. Manikharda, S.T.P., M.Agr.

2026 | Tesis | S2 Ilmu dan Teknologi Pangan

Pengambilan astaxanthin (ASX) dalam skala industri dari mikroalga Haematococcus pluvialis terhambat oleh dinding selnya yang kaku dan toksisitas pelarut konvensional. Dalam rangka menyelesaikan masalah tersebut, penelitian ini mengembangkan sistem Deep Eutectic Solvent-Ultrasound-Assisted Extraction (DES-UAE) untuk mengoptimalkan perolehan ASX dan mengevaluasi stabilitas penyimpanannya. Metodologi yang diaplikasikan dalam penelitian ini meliputi karakterisasi fisikokimia pelarut, penapisan parameter awal melalui pendekatan one-variable-at-a-time (OVAT), dan optimalisasi yield menggunakan Response Surface Methodology dan Box-Behnken Design. Terakhir, bersamaan dengan validasi metode kuantifikasi spektrofotometri, pemodelan kinetika orde pertama diterapkan untuk mengkaji retensi ASX dan aktivitas antioksidan dalam berbagai stres termal dan pencahayaan. Melalui metodologi sistematis tersebut, hasil penelitian ini berhasil mengidentifikasi mentol-asam laktat (rasio molar 1:2) sebagai medium ekstraksi optimal. Selanjutnya, model RSM memprediksi yield ASX maksimum sebesar 11,82 mg/g pada parameter teroptimasi, yaitu solid-to-solvent ratio 1:8,94 g/mL, suhu 31,85°C, dan amplitudo 61,92%. Validasi metode juga mengonfirmasi linearitas, sensitivitas, akurasi, dan presisi yang sangat baik, sehingga menjamin keandalan data secara kuantitatif. Lebih lanjut, uji kinetika menunjukkan bahwa paparan panas dan cahaya secara signifikan mempercepat degradasi pigmen, sedangkan penyimpanan bersuhu rendah (7±3°C) dalam kondisi gelap memberikan tingkat retensi tertinggi untuk konsentrasi ASX maupun aktivitas antioksidan fungsionalnya. Kesimpulannya, pendekatan DES-UAE ini mampu menawarkan kerangka kerja yang efisien, berkelanjutan, dan tervalidasi untuk ekstraksi dan preservasi ASX alami bernilai tinggi untuk dunia industri.

Industrial recovery of astaxanthin (ASX) from Haematococcus pluvialis is hindered by recalcitrant cell walls and the toxicity of conventional solvents. This problem can be solved by following these steps. This study developed a Deep Eutectic Solvent-Ultrasound-Assisted Extraction (DES-UAE) system to optimize ASX recovery and evaluate its storage stability. The methodology encompassed physicochemical characterization of the solvent, initial parameter screening via a one-variable-at-a-time (OVAT) approach, and yield maximization using Response Surface Methodology (Box-Behnken design). Concurrently, the spectrophotometric quantification method was rigorously validated. Finally, first-order kinetic modeling was applied to assess ASX retention and antioxidant capacity under various thermal and luminous stresses. Through this systematic workflow, experimental evaluations identified menthol–lactic acid (1:2 molar ratio) as the optimal extraction medium. Subsequently, the RSM model achieved a maximum ASX yield of 11.82 mg/g under the optimized parameters of a solid-to-solvent ratio of 1:8.94 g/mL, 31.85 °C, and an ultrasonic amplitude of 61.92%. Method validation also confirmed excellent linearity, sensitivity, accuracy, and precision, ensuring the reliability of the absolute data. Furthermore, first-order kinetic modeling of the subsequent storage trials revealed that while thermal and luminous stresses significantly accelerated pigment degradation, low-temperature storage (7±3°C) in complete darkness yielded the highest retention of both ASX concentration and its corresponding functional antioxidant activity. Ultimately, this DES-UAE approach provides an efficient, sustainable, and validated framework for the industrial extraction and preservation of high-value ASX.

Kata Kunci : Astaxanthin, deep eutectic solvents, ekstraksi hijau, Haematococcus pluvialis, optimasi, response surface methodology, stabilitas penyimpanan, ultrasound-assisted extraction