MIKROEMULSI MINYAK DALAM AIR (O/W) SEBAGAI PEMBAWA a(ALPHA)-TOKOFEROL DAN ASTAXANTHIN UNTUK MENGHAMBAT KERUSAKAN SUSU AKIBAT FOTOOKSIDASI

SIH YUWANTI, Prof. Dr. Ir. Sri Raharjo, M.Sc.

2011 | Disertasi | S3 Ilmu Pangan

Susu merupakan bahan pangan yang rentan terhadap fotooksidasi. Fotooksidasi pada susu menimbulkan off flavor yang dapat menurunkan penerimaan susu oleh konsumen. Senyawa alami seperti ƒÑ-tokoferol dan astaxanthin mempunyai sebagai SOQ (Singlet Oxygen Quencher) dapat digunakan untuk menghambat fotooksidasi. Namun ƒÑ-tokoferol dan astaxanthin adalah bahan yang bersifat hidrofob, sehingga sulit bercampur pada susu yang merupakan bahan pangan berbasis air. Agar ƒÑ-tokoferol dan astaxanthin dapat diaplikasikan pada susu maka ƒÑ-tokoferol dan astaxanthin dimasukkan ke dalam mikroemulsi O/W. Pada penelitian ini mikroemulsi O/W dibuat dengan kombinasi tiga surfaktan non inonik yang mempunyai nilai HLB (Hydrophilic/lipophilic balance) rendah, sedang dan tinggi. Tujuan penelitian ini adalah : (i). Menentukan formula mikroemulsi O/W menggunakan kombinasi tiga surfaktan non ionik dengan nilai HLB rendah, sedang dan tinggi yang dapat menghasilkan mikroemulsi O/W yang stabil, (ii). Mengevaluasi kemampuan mikroemulsi O/W sebagai pembawa ƒÑ-tokoferol dan astaxanthin, dan (iii). Mengevaluasi kemampuan mikroemulsi O/W yang mengandung ƒÑ-tokoferol dan astaxanthin untuk menghambat kerusakan susu akibat fotooksidasi. Mikroemulsi O/W dibuat dengan kombinasi surfaktan tween 80, span 80 dan span 40 = 80% : 10% : 10% pada rasio minyak dan surfaktan 1:3; 1:3,5 dan 1:4, dan kombinasi 90%: 5% : 5% pada rasio minyak dan surfaktan 1:4; 1:4,5 dan 1:5. Uji stabilitas mikroemulsi dilakukan pada mikroemulsi yang disimpan pada temperatur kamar selama 1 bulan, dan uji stabilitas dipercepat dilakukan dengan memanaskan mikroemulsi pada oven 105 oC selama 5 jam dan menyentrifugasi mikroemulsi pada 2300 g selama 15 menit. Uji stabilitas mikroemulsi dilakukan dengan menera absorbansinya pada ƒÜ 502 nm, kemudian dikonversi ke persen turbiditas. Persen turbiditas = absorbansi x 2,303. Mikroemulsi dianggap stabil apabila turbiditasnya kurang dari 1%. Untuk mengetahui peran surfaktan dengan nilai sedang dalam formulsi mikroemulsi O/W, dari formula yang menghasilkan mikroemulsi O/W stabil, dibuat mikroemulsi tanpa surfaktan HLB sedang, dan mikroemulsi dengan variasi surfaktan HLB rendah dan sedang 1:1, 2:1 dan 1:2. Mikroemulsi O/W paling stabil yang dihasilkan digunakan sebagai pembawa ƒÑ- tokoferol dan astaxanthin. Konsentrasi tertinggi ƒÑ-tokoferol yang dapat dimasukkan ke mikroemulsi O/W ditentukan dengan uji stabilitas terhadap pemanasan. Stabilitas astaxanthin dalam mikroemulsi O/W tanpa atau dengan penambahan ƒÑ-tokoferol 100 ppm atau 1.000 ppm, dan yang diencerkan dengan air (faktor pengenceran 100x dan 50x) ditentukan dengan menera absorbansinya pada ƒÜ= 481 nm. Mikroemulsi O/W yang mengandung ƒÑ-tokoferol dan astaxanthin digunakan untuk menghambat fotooksidasi pada model sistem aqueous yang mengandung metionin, serta pada susu skim dan susu full cream dengan perbandingan 1:49. Fotooksidasi dilakukan dengan paparan cahaya fluoresens 2.000 Lux dalam lemari pajang dengan temperatur 10 0C selama 8 jam atau 18 jam untuk analisa angka peroksida. Pengukuran dimetil disulfida dan heksanal dilakukan dengan SPME CAR/PDMS 75ƒÝm¡VGCMS. Uji sensoris sunlight flavor dilakukan dengan metode triangle test oleh 18 panelis terseleksi, dan analisa angka peroksida dilakukan dengan metode tiosianat. Hasil penelitian menunjukkan bahwa: (i). Formulasi menggunakan kombinasi tiga surfaktan non ionik dengan nilai HLB rendah, sedang dan tinggi dapat menghasilkan mikroemulsi O/W yang stabil. Mikroemulsi O/W paling stabil diperoleh dari formula dengan proporsi VCO : surfaktan : air = 4 : 20 : 76 dengan kombinasi surfaktan tween 80 : span 80 : span 40 yaitu 90 : 3,33 : 6,67. Penambahan surfaktan HLB sedang pada formulasi mikroemulsi O/W menstabilkan mikroemulsi yang dihasilkan. (ii). Mikroemulsi O/W tersebut dapat digunakan sebagai pembawa ƒÑ-tokoferol dan astaxanthin. Konsentrasi tertinggi ƒÑ-tokoferol yang dapat ditambahkan ke dalam mikroemulsi O/W adalah 5.000 ppm. Dua ratus ppm astaxanthin dalam mikroemulsi O/W lebih stabil bila ditambah ƒÑ-tokoferol 1.000 ppm dan disimpan dalam keadaan gelap. (iii) Mikroemulsi O/W yang mengandung ƒÑ-tokoferol dan astaxanthin mampu menghambat pembentukan dimetil disulfida, heksanal, peroksida dan sunlight flavor. Dimetil disulfida dan heksanal merupakan senyawa yang menimbulkan off flavor pada susu yang terpapar cahaya. Penggunaan mikroemulsi O/W yang mengandung ƒÑ-tokoferol dan astaxanthin merupakan alternatif baru penghambatan kerusakan susu akibat fotooksidasi yang efektif.

Milk is susceptible to photo-oxidation. Photo-oxidation induces off-flavor in milk, which make it less acceptable to consumers. Natural compounds such as Ą-tocopherol and astaxanthin are known as singlet oxygen quenchers, but they are hydrophobic compounds, therefore not soluble in aqueous food system such as milk. O/W microemulsion is expected to facilitate better dispersion of the hydrophobic compounds. In this research the O/W microemulsion was prepared using combination of three non ionic food grade surfactants with low, medium and high HLB value. The objectives of this research were: (i) to find out the formula of stable O/W micoemulsion using combination of three non ionic surfactants with low, medium and high HLB value, (ii) to evaluate the ability of O/W microemulsion as a carrier for Ą-tocopherol and astaxanthin, and (iii) to evaluate the ability of O/W microemulsion containing Ą-tocopherol and astaxanthin to inhibit deterioration of milk due to photo-oxidation. The first group of microemulsions were prepared using combination of tween 80, span 80 and span 40 (80% : 10% : 10%) with different proportions of VCO:surfactant (1:3, 1:3.5 dan 1:4). The second goups of microemulsion were prepared using combination of tween 80, span 80 and span 40 (90% : 5% : 5%) with different proportions of VCO:surfactant (1:4, 1:4.5 dan 1:5). The stability of microemulsion was determined during storage at room temperature and after heating in oven at 105 oC for up to 5 hours and centrifuging at 2300 g 15 minutes. Microemulsion stability was determined by measuring the absorbance of the microemulsion at 502 nm and then converted to turbidity (%). Percent turbidity= absorbansi x 2,303. The O/W microemulsion was regarded stable if the turbidity was less than 1%. In order to determine the role of surfactant with medium HLB value in the formulation of O/W microemulsion, one set microemulsions were made without surfactant with medium HLB value, and another set of microemulsions were prepared with different ratios of low and medium HLB surfactant (1:1, 2:1 and 1:2). The most stable O/W microemulsion was used as a carrier of Ą-tocopherol and astaxanthin. The highest level of Ą-tocopherol could be incorporated in the O/W microemulsion was determined based on its stability after heating at 105 0C for up to 5 hours in an oven. The stability of astaxanthin in O/W microemulsion with and without Ą-tocopherol 100 ppm or 1.000 ppm and the diluted form (dilution factors :100x and 50x) were measured spectrophotometrically at 481 nm. O/W microemulsion containing Ą-tocopherol and astaxanthin was added to an aqueous model system containing methionine, and skim milk and full cream milk with the ratio 1:49. Photo-oxidation was carried out in refrigerator show case at 10 0C for up to 8 hours, exposed with fluorescence light 2000 Lux. Sample for peroxide analysis was exposed to light for up to 18 hours. The presence of dimethyl disulfide and hexanal were determined with headspace-SPME/SIM GCMS, and sensory test for sunlight flavor was done using triangle test by 18 selected panelists. Peroxide value was determined by the thiocyanate method. The results of this research showed that (i) Stable O/W microemulsion could be produced using combination of three non ionic surfactants with low, medium and high HLB value. The most stable microemulsion was achieved when the proportion of VCO : surfactant : water was 4 : 20 : 76 and combination of Tween 80 : Span 80 : Span 40 with the ratio of 90 : 3.33 : 6.67. A more stable O/W microemulsion could be obtained when surfactant with a medium HLB value was added to O/W microemulsion formulation. (ii) The stable O/W microemulsion could be used as a carrier for Ą-tocopherol and astaxanthin. The highest level of Ą-tocopherol could be incorporated into the O/W microemulsion was 5,000 ppm. More stable astaxanthin in O/W micoemulsion could be achieved when 1,000 ppm Ą- tocopherol was incorporated and protected from light. (iii). O/W microemulsioncontaining Ą-tocopherol and astaxanthin could inhibit the formation of dimethyl disulfide, hexanal, peroxide and sunlight flavor. Dimethyl disulfide and hexanal could generated off flavor in milk which exposed to light. Finally, it can be inferred that incorporation of Ą-tocopherol and astaxanthin into O/W microemulsion can be considered as a new alternative to inhibit deterioration of milk due to photo-oxidation.

Kata Kunci : mikroemulsi O/W, alpha-tokoferol, astaxanthin, fotooksidasi, susu