MEKANISME SINGLET OXYGEN QUENCHING OLEH FUCOXANTHIN DAN EFEKTIVITASNYA SEBAGAI ANTIOKSIDAN DALAM MIKROEMULSI

IR. LUTFI SUHENDRA, MP, Prof. Dr. Ir. Sri Raharjo, M.Sc.

2014 | Disertasi | S3 Ilmu Pangan

Oksidasi dapat menyebabkan kehilangan nutrien, terbentuk flavor yang tidak disukai, perubahan warna, dan terbentuknya senyawa toksis. Hal ini menyebabkan produk pangan tidak diterima oleh konsumen. Penambahan antioksidan ke dalam sistem pangan merupakan salah satu alternatif untuk menghambat laju oksidasi. Fucoxanthin merupakan senyawa turunan dari karotenoid yang mempunyai kemampuan sebagai antioksidan. Kelemahan fucoxanthin adalah mudah mengalami kerusakan oleh fotooksidasi dan kelarutannya dalam air rendah sehingga penggunaanya dalam sistem pangan sulit diterapkan. Mikroemulsi pada sistem minyak dalam air (o/w) menggunakan surfaktan nonionik merupakan salah satu alternatif untuk meningkatkan kelarutan dan bioavaibilitas fucoxanthin pada sistem o/w. Tujuan umum penelitian adalah menjelaskan peranan fucoxanthin dalam mikroemulsi sebagai antioksidan pada sistem model bahan pangan. Model yang digunakan adalah fucoxanthin dalam mikroemulsi virgin coconut oil (VCO) sebagai fase minyak dalam air menggunakan campuran beberapa nonionik surfaktan. Tujuan khusus penelitian ini adalah: (i) menentukan konstanta laju singlet oxygen quenching (SOQ) dan mekanisme SOQ fucoxanthin oleh fotooksidasi asam linoleat, (ii) menentukan formulasi dan cara pembuatan mikroemulsi yang stabil, (iii) menentukan efektivitas fucoxanthin dalam mikroemulsi pada penghambatan fotooksidasi dan stabilitas dispersinya selama iluminasi cahaya flouresen, dan (iv) memperoleh teknik aplikasi mikroemulsi fucoxanthin pada model minuman. Hasil penelitian menunjukkan bahwa eritrosin dalam pelarut etanol meningkatkan laju fotooksidasi asam linoleat 1,6 kali lebih efektif dibandingkan dalam pelarut dikloro metan. Fucoxanthin pada level relatif rendah (50 ppm) efektif meminimalkan fotooksidasi asam linoleat yang disensitasi oleh eritrosin hingga 5,7 kali dibandingkan kontrol. Hasil analisis kinetika steady-state menunjukkan bahwa fucoxanthin berperan sebagai SOQ dalam penghambatan fotooksidasi asam linoleat pada sistem model. Laju quenching total fucoxanthin pada fotooksidasi asam linoleat dalam etanol yang mengandung eritrosin adalah 1,23 x 109 M-1 s-1 sedangkan laju quenching total β-karoten adalah 2,35 x 109 M-1 s-1. Mikroemulsi o/w yang stabil diperoleh pada HLB 14,5 dengan rasio minyak : surfaktan = 3 : 17 dan rasio minyak+surfaktan : air = 35 : 65. Rasio Tween 80 : Tween 20 : Span 80 adalah 92,0 : 2,5 : 5,5. Mikroemulsi fucoxanthin yang stabil diperoleh pada pH 3,5 sampai 6,5 dan bahkan setelah perlakuan pemanasan, sentrifugasi dan pengenceran. Namun angka peroksida meningkat selama penyimpanan. Fucoxanthin dalam mikroemulasi lebih dari 12 ppm tidak efektif menghambat fotooksidasi dalam mikroemulsi O/W. Mikroemulsi O/W (tanpa fucoxanthin) dan mikroemulsi fucoxanthin yang diencerkan masing-masing 50 kali dan 100 kali mampu menghambat laju kerusakan vitamin C terhadap fotooksidasi dalam model minuman. Mikroemulsi fucoxanthin di atas 6 ppm tidak efektif lagi dalam menghambat laju kerusakan vitamin C pada fotooksidasi dalam model minuman. Fucoxanthin mempunyai kemampuan sebagai SOQ dan efektif sebagai antioksidan dalam mikroemulsi

Oxidation causes loss of nutrients, forming undesirable flavor, change of color, and the formation of toxic compounds. This causes that the food products are not accepted by the consumers. The addition of antioxidants into the food system is an alternative to inhibit the oxidation rate. Fucoxanthin is a derivative of a carotenoid compound that has the ability as an antioxidant. The disadvantage is that fucoxanthin can be easily damaged by photo-oxidation and its solubility in water is low, so that the use of fucoxanthin in the food system is still limited. Oil in water microemulsion (O/W) using a nonionic surfactant is an alternative to improve the dispersion stability and bioaviability of fucoxanthin in O / W system. The general objective of the research was to explain the role of fucoxanthin as an antioxidant in the microemulsion of food model systems. The microemulsion model was consisting of fucoxanthin in virgin coconut oil (as the oil phase in the water phase) using a mixture of several nonionic surfactants as stabilizer. The specific objectives were: (i) to determine the rate constants and mechanisms of singlet oxygen quencing (SOQ) of fucoxanthin by photo-oxidation of linoleic acid, (ii) to determine the formula and preparation method of a stable microemulsion, (iii) to determine both the effectiveness of fucoxanthin in the microemulsion on the inhibiting of photo-oxidation and the dispersion stability of microemulsion during fluorescence light illumination, and (iv) to obtain technology for the application of fucoxanthin on the microemulsion of drink model. The results show that erythrosine in ethanol was 1.6 times more effective in enhancing the photo-oxidation rate of linoleic acid compared to dichloro methane. Low amount of fucoxanthin (50 ppm) was already effective (5.7 times) for minimizing photo-oxidation of linoleic acid by erythrosine as sensitiser compared to control. Results from the steady-state kinetics analysis show that fucoxanthin acts as singlet oxygen quenching in photo-oxidation inhibition of linoleic acid in model systems. Quenching total rate of fucoxanthin on photooxidation of linoleic acid in ethanol containing of erythrosine was 1.23 x 109 M-1s- 1 while the quenching total rate of β-carotene was 2.35 x 109 M-1s-1. Stable O/W microemulsion was obtained at HLB of 14.5, oil-surfactant ratio of 3 : 17, and oil + surfactant - water ratio of 35 : 65. The ratio of Tween 80 : Tween 20 : Span 80 was 92.0 : 2.5 : 5.5. Stable fucoxanthin microemulsion was obtained at pH 3.5 to 6.5 and even after the heat treatment, centrifugation and dilution. However, peroxide value increased during storage. Higher content of fucoxanthin in microemulsion (> 12 ppm) was not effective to inhibit photo-oxidation in microemulsion. Both oil in water microemulsion without and with fucoxanthin those were diluted to 50 and 100 times could inhibit the rate of vitamin C destruction on photooxidation of a drink model. Fucoxanthin microemulsion higher than 6 ppm was not effective in inhibiting the rate of vitamin C destruction in the photo-oxidation in the drink model. In summary, fucoxanthin has ability as singlet oxygen quenching and is effective as antioxidant in microemulsion.

Kata Kunci : -