EKSTRAKSI DAN UJI STABILITAS ZAT WARNA ALAMI DARI BUNGA KEMBANG SEPATU (Hibiscus rosa-sinensis L.) DAN BUNGA ROSELLA (Hibiscus sabdariffa L.)
NURLELA
PROGRAM STUDI KIMIA FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI UNIVERSITAS ISLAM NEGERI SYARIF HIDAYATULLAH JAKARTA 2011 M/1433 H
61
62
EKSTRAKSI DAN UJI STABILITAS ZAT WARNA ALAMI DARI BUNGA KEMBANG SEPATU (Hibiscus rosa-sinensis L.) DAN BUNGA ROSELLA (Hibiscus sabdariffa L.)
Skripsi Sebagai Salah Satu Syarat Untuk Memperoleh Gelar Sarjana Sains Program Studi Kimia Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Islam Negeri Syarif Hidayatullah Jakarta
Oleh: NURLELA 107096002891
PROGRAM STUDI KIMIA FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI UNIVERSITAS ISLAM NEGERI SYARIF HIDAYATULLAH JAKARTA 2011 M/1433 H
63
EKSTRAKSI DAN UJI STABILITAS ZAT WARNA ALAMI DARI BUNGA KEMBANG SEPATU (Hibiscus rosa-sinensis L.) DAN BUNGA ROSELLA (Hibiscus sabdariffa L.)
Skripsi Sebagai Salah Satu Syarat Untuk Memperoleh Gelar Sarjana Sains Program Studi Kimia Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Islam Negeri Syarif Hidayatullah Jakarta
Oleh: NURLELA 107096002891
Menyetujui, Pembimbing I
Pembimbing II
Yusraini Dian Inayati Siregar, M.Si NIP. 19770512 200112 2 002
Adi Riyadhi, M.Si NIP. 19780621 200910 1 003
Mengetahui, Ketua Program Studi Kimia
Drs. Dede Sukandar, M.Si NIP. 19650104 199103 1 004
64
PENGESAHAN UJIAN Skripsi yang berjudul “Ekstraksi dan Uji Stabilitas Zat Warna Alami dari Bunga Kembang Sepatu (Hibiscus rosa-sinensis L.) dan Bunga Rosella (Hibiscus sabdariffa L.)” yang ditulis oleh Nurlela, NIM 107096002891 telah diuji dan dinyatakan lulus dalam sidang Munaqosyah Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Islam Negeri Syarif Hidayatullah Jakarta pada tanggal “13 Desember 2011”. skripsi ini telah diterima sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Strata Satu (S1) Program Studi Kimia.
Menyetujui,
Penguji I
Penguji II
Drs. Dede Sukandar, M.Si NIP. 19650104 199103 1 004
Hendrawati, M.Si NIP. 19720815 200312 2 001
Pembimbing I
Pembimbing II
Yusraini Dian Inayati Siregar, M.Si NIP. 19770512 200112 2 002
Adi Riyadhi, M.Si NIP. 19780621 200910 1 003
Mengetahui,
Dekan Fakultas Sains dan Teknologi
Ketua Program Studi Kimia
Dr. Syopiansyah Jaya Putra, M.Sis NIP. 19680117 200112 1 001
Drs. Dede Sukandar, M.Si NIP. 19650104 199103 1 004
65
Lihat segalanya lebih dekat sehingga bisa menilai lebih bijak, Jadikan hati seluas samudra yang tak bertepi, Tegar bagai batu karang, tak teriakkan keluh kesah...... _hci_
Kupersembahkan skripsi ini untuk kedua oang tua ku, Sebagai perwujudan baktiku pada kalain Kuberikan untuk kedua adikku, Sebagai bentuk panutan untuk kalian Kuhadiahkan untukmu, Sebagai ungkapan kasihku padamu Teruntuk almarhumah nenek ku tercinta, yang tak sempat melihat kelulusan ku.....
Terimakasihku untuk segala do’a, cinta, air mata dan ketulusan untuk kedua orang tuaku dan kedua adikku, untuk dukungan keluarga besarku, untuk ilmu yang telah diberikan guru-guruku, untuk kebersamaan KIMIA 2007 (u’r best friend ever, semoga silaturahmi selalu terjaga), untuk segala nasihat dan kasih sayang sahabatku Widia, untuk canda tawa, suka duka dan tangis bersama, Wafa, untuk semua orang yang mengakui keberadaanku, dan untuk dirimu yang selalu memberikan do’a, dukungan, sayang, motivasi dan semangat yang tak pernah lelah untuk terus membuatku tegar berdiri walau dalam tangis,,...
Kita tidak pernah tahu, Sampai kita berusaha untuk mengerti Kita tidak akan pernah bisa, Sampai kita mau untuk mencobanya
Inilah persembahanku, Untuk ilmu yang tak terbatas dalamnya waktu....
66
ABSTRAK
NURLELA. Ekstraksi dan Uji Stabiltas Zat Warna Alami dari Bunga Kembang Sepatu (Hibiscus rosa-sinensis L) dan Bunga Rosella (Hibiscus sabdariffa L). Yusraini DIS, M.Si dan Adi Riyadhi, M.Si.
Ekstraksi dan Uji Stabilitas Zat Warna Alami dari Bunga Kembang Sepatu (Hibiscus rosa-sinensis L) dan Bunga Rosella (Hibiscus sabdariffa L) telah dilakukan. Penelitian bertujuan untuk mengekstraksi bunga kembang sepatu dan bunga rosella dengan mencari temperatur dan konsentrasi yang optimum untuk mendapatkan pigmen dari bunga kembang sepatu dan bunga rosella dengan pelarut air dan etanol, selain itu dilakukan juga uji stabilitas zat warna. Analisa kadar zat warna dilakukan dengan metode spektrofotometri. Hasil ekstrasi optimum menggunakan metode maserasi dengan pelarut air adalah pada temperatur 90 °C dan dengan pelarut etanol pada konsentrasi 96%. Uji stabilitas warna memberikan hasil sebagai berikut: a) Kondisi penyimpanan, sinar matahari dan sinar lampu dapat mempengaruhi stabilitas zat warna ekstrak bunga Kembang Sepatu dan bunga Rosella dengan meningkatnya perentase nilai absorbansi pada kedua ekstrak. b) Penambahan oksidator, H2O2 dapat mempengaruhi stabilitas zat warna ekstrak bunga Kembang Sepatu dan bunga Rosella dengan penurunan persentase nilai absorbansi ekstrak air dan etanol. c) Nilai pH yang semakin meningkat, dari pH 4 ke pH 5, mempengaruhi stabilitas zat warna ekstrak bunga Kembang Sepatu dan bunga Rosella dengan perubahan persentase nilai absorbansi ekstrak air dan etanol. Kata Kunci: Ekstraksi, Hibiscus rosa-sinensis L, Hibiscus sabdariffa L, Spektrofotometri UV-Vis
67
ABSTRACT
NURLELA. Ekstraksi dan Uji Stabiltas Zat Warna Alami dari Bunga Kembang Sepatu (Hibiscus rosa-sinensis L) dan Bunga Rosella (Hibiscus sabdariffa L). Yusraini DIS, M.Si dan Adi Riyadhi, M.Si.
Extraction and Stability Tests of Natural Dye Hibiscus Flower (Hibiscus rosasinensis L) and Rosella Flower (Hibiscus sabdariffa L) has been done. The research aims to extract Hibiscus flower and Rosella flower by finding the optimum temperature and concentration to get the pigments of flowers with water and ethanol solvent, as well as studying the stability of the dye. Analysis of dye levels is done by spectrophotometric methods. The optimum results of extraction by maceration were at temperature of 90 °C for water solvent and at concentration of 96% for ethanol solvent. The dye stability test gave the following results: a) The storage condition, sunlight and lamp light can affect the stability of the dye extracts of Hibiscus flower and Rosella flower by increasing percentage absorbance level in both extracts, b) The addition of an oxidant, hydrogen peroxide can affect the stability of the dye extracts of Hibiscus flower and Rosella flower through decrease percentage value of absorbance, c) The increasing level of pH, from pH 4 to pH 5, can affect the stability of the dye extracts of Hibiscus flower and Rosella flower through decrease percentage value of absorbance both of water and ethanol solvent. Keywords: Extraction, Hibiscus rosa-sinensis L, Hibiscus sabdariffa L, Spectrophotometry UV-Vis
68
KATA PENGANTAR
Alhamdulillahi Rabbil’alamin, puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah S.W.T yang senantiasa melimpahkan rahmat dan hidayah-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi yang berjudul ” Ekstraksi dan Uji Stabilitas Zat Warna Alami dari Bunga Kembang Sepatu (Hibiscus rosa-sinensis L.) dan Bunga Rosella (Hibiscus sabdariffa L.)” yang disusun berdasarkan rancangan penelitian dalam rangka Tugas Akhir sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar sarjana sains. Penulis mengucapkan terima kasih kepada
berbagai pihak yang
membantu dalam penyelesaian skripsi ini, antara lain : 1.
Yusraini, D.I.S, M.Si sebagai Dosen Pembimbing I Penelitian Tugas Akhir Fakultas Sains dan Teknologi UIN Syarif Hidayatullah Jakarta.
2.
Adi Riyadhi, M.Si sebagai Dosen Pembimbing II Penelitian Tugas Akhir Fakultas Sains dan Teknologi UIN Syarif Hidayatullah Jakarta.
3.
Drs. Dede Sukandar, M.Si sebagai Ketua Program Studi Kimia, Fakultas Sains dan Teknologi UIN Syarif Hidayatullah Jakarta.
4.
Dr. Syopiansyah Jaya Putra, M.Sis, selaku Dekan Fakultas Sains dan Teknologi UIN Syarif Hidayatullah Jakarta.
5.
DR. Mirzan T Razzak, M. Eng, APU, sebagai Ketua Pusat Laboratorium Terpadu UIN Syarif Hidayatullah Jakarta.
6.
Seluruh Staf Pusat Laboratorium Terpadu Lab. Kimia yang telah membantu penulis dalam menyelesaikan penelitian ini.
69
7.
Kedua orang tua yang selalu memberikan do’a dan dukungan yang tiada henti-hentinya kepada penulis.
8.
Teman-teman Kimia Angkatan 2007 yang tidak dapat disebutkan satu per satu yang telah memberikan saran dan motivasinya.
9.
Heru Cahyo Irawan, untuk segala waktu, diskusi dan dukungannya kepada penulis. Penulis menyadari skripsi ini jauh dari kesempurnaan, oleh karena itu
kritik dan saran sangat dibutuhkan dari berbagai pihak dan penulis berharap semoga skripsi ini dapat bermanfaat.
Jakarta, Desember 2011
Penulis
70
DAFTAR ISI
KATA PENGANTAR ........................................................................................ ii DAFTAR ISI ..................................................................................................... iv DAFTAR TABEL ............................................................................................. vi DAFTAR GAMBAR........................................................................................ vii DAFTAR LAMPIRAN ................................................................................... viii BAB I PENDAHULUAN 1.1
Latar Belakang .................................................................................. 1
1.2
Rumusan Masalah ............................................................................. 3
1.3
Hipotesis ........................................................................................... 3
1.4
Tujuan Penelitian ............................................................................... 4
1.5
Manfaat Penelitian ............................................................................. 4
BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1
Kembang Sepatu (Hibiscus rosa-sinensis L.) ..................................... 5 2.1.1 Klasifikasi Tanaman ................................................................. 6 2.1.2 Kandungan Kimia ..................................................................... 7
2.2
Rosella (Hibiscus sabdariffa L.) ........................................................ 7 2.2.1 Klasifikasi Tanaman ................................................................. 9 2.2.2 Kandungan Kimia ..................................................................... 9
2.3
Flavanoid......................................................................................... 10
2.4
Antosianin ....................................................................................... 12
2.5
Ekstraksi.......................................................................................... 17
2.6
Pelarut ............................................................................................. 18 2.6.1 Air .......................................................................................... 18 2.6.2 Etanol ..................................................................................... 18
2.7
Pewarna Makanan ........................................................................... 19 2.7.1 Pewarna Alami ....................................................................... 21 2.7.2 Pewarna Identik Alami............................................................ 23 2.7.3 Pewarna Sintetik ..................................................................... 24 2.7.4 Bahaya Pewarna Sintetik......................................................... 27
2.8
Spektrofotometri UV-Visible ........................................................... 29
71
2.8.1 Prinsip Dasar Spektrofotometer UV-Vis ................................. 29 2.8.2 Hukum Beer-Lambert ............................................................. 30 2.8.3 Instrumen Spektrofotometer UV-Vis ....................................... 31 BAB III METODE PENELITIAN 3.1
Tempat dan Waktu Penelitian .......................................................... 35
3.2
Alat dan Bahan ................................................................................ 35
3.3
Prosedur Penelitian .......................................................................... 35
3.4
Uji Stabilitas Warna......................................................................... 35 3.4.1 Pengaruh Temperatur Penyimpanan ........................................ 36 3.4.2 Pengaruh Lama Penyinaran Matahari ...................................... 36 3.4.3 Pengaruh Lama Penyinaran Lampu ......................................... 37 3.4.4 Pengaruh Waktu Penambahan Oksidator ................................. 37 3.4.5 Pengaruh Penambahan pH ...................................................... 37
BAB IV PEMBAHASAN 4.1
Optimasi Ekstraksi........................................................................... 38
4.2
Uji Stabiltas Zat Warna.................................................................... 41 4.2.1 Pengaruh Temperatur Penyimpanan ........................................ 42 4.2.2 Pengaruh Lama Penyinaran Matahari ...................................... 43 4.2.3 Pengaruh Lama Penyinaran Lampu ......................................... 45 4.2.4 Pengaruh Waktu Penambahan Oksidator ................................. 46 4.2.5 Pengaruh Penambahan pH ...................................................... 49
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1
Kesimpulan ..................................................................................... 51
5.2
Saran ............................................................................................... 52
DAFTAR PUSTAKA ....................................................................................... 53
72
DAFTAR TABEL
Tabel 1. Daftar zat pewarna alami yang diizinkan di Indonesia ....................... 22 Tabel 2. Daftar zat pewarna sintetik yang diizinkan di Indonesia ..................... 25 Tabel 3. Daftar zat pewarna yang dilarang di Indonesia ................................... 28 Tabel 4. Persentase perubahan nilai absorbansi karena pengaruh temperatur penyimpanan. .................................................................................... 42 Tabel 5. Persentase perubahan nilai absorbansi akibat lama penyinaran matahari ............................................................................................. 44 Tabel 6. Persentase nilai absorbansi karena lama penyinaran lampu ................ 45 Table 7. Persentase penurunan nilai absorbansi akibat penambahan oksidator.. 47
73
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1.
Kembang Sepatu (Hibiscus rosa-sinensis L.).................................. 5
Gambar 2.
Struktur kandungan senyawa yang ada dalam Kembang Sepatu.7
Gambar 3.
Rosella (Hibiscus sabdariffa L) ...................................................... 8
Gambar 4.
Struktur antosianin dari bunga Rosella. ........................................ 10
Gambar 5.
Kerangka dasar dan penomoran flavanoid .................................... 11
Gambar 6.
Beberapa senyawa golongan flavanoid ......................................... 12
Gambar 7.
Struktur umum dari antosianin. .................................................... 13
Gambar 8.
Transformasi struktur antosianin dalam larutan air. ...................... 15
Gambar 9.
Perubahan struktur akibat pengaruh penambahan buffer pH ......... 16
Gambar 10. Struktur senyawa golongan karotenoid ......................................... 23 Gambar 11. Struktur Kimia Carmoisine .......................................................... 26 Gambar 12. Diagram spektrofotometri UV-Vis ............................................... 31 Gambar 13. Hubungan absorbansi dengan variasi suhu maserasi bunga Kembang Sepatu dan Rosella ....................................................... 39 Gambar 14. Hubungan absorbansi dengan variasi konsentrasi etanol terhadap bunga Kembang Sepatu dan Rosella. ............................................ 40 Gambar 15. Hubungan absorbansi dengan pengaruh oksidator ........................ 47 Gambar 16. Reaksi yang terjadi karena penambahan hidrogen peroksida ......... 48 Gambar 17. Hubungan absorbansi dengan penambahan buffer pH................... 49 Gambar 18. Perubahan struktur akibat pengaruh penambahan buffer pH ........ 50
74
DAFTAR LAMPIRAN Lampiran 1....................................................................................................... 57 Lampiran 2....................................................................................................... 58 Lampiran 3....................................................................................................... 61
75
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang Masalah Dewasa ini sering ditemukan penggunaan pewarna sintetik dalam berbagai macam industri seperti tekstil, makanan, dan obat. Penggunaan pewarna sintetik yang tidak sesuai dapat berdampak buruk terhadap kesehatan dan juga lingkungan. Khususnya dalam bidang makanan dan obat, pemerintah dalam hal ini melalui Kementerian Kesehatan mengatur dengan ketat penggunaan pewarna sintetik pada bahan makanan dan obat, karena bahayanya yang bisa ditimbulkan. Bahan pewarna dapat digolongkan ke dalam tiga golongan yaitu bahan pewarna sintesis, bahan pewarna yang dibuat mirip dengan bahan pewarna alami (identik alami) dan bahan pewarna alami (Depkes, 1988). Bahan pewarna alami untuk makanan paling banyak dibuat dari ekstrak tumbuhan, tetapi ada juga dari sumber lain seperti serangga, ganggang, cyanobacteria, dan jamur (Mortensen, 2006). Penggunaan pewarna sintetis dalam produk pangan dapat digantikan dengan pewarna alami. Beberapa tanaman telah diteliti sebagai bahan pewarna alami diantaranya adalah ekstrak bunga Tagetes erecta L sebagai pewarna tekstil (Jothi, 2008), ekstrak antosianin dari Red cabbage (Xavier, et al. 2008), ekstrak daun
tanaman
Indigofera
tinctoria
Linn.
dan
ekstrak
daun
tanaman
Baphicacanthus cusia Brem (Chanayath, et al, 2002). Bahan pewarna alami dipilih berdasarkan ketersedian di alam, dan kemudahan untuk memperolehnya. Bunga Kembang Sepatu (Hibiscus rosa-
76
sinensis L.) dan bunga Rosella (Hibiscus sabdariffa L.) banyak tersedia di sekitar kita, namun pemanfaatan sebagai pewarna alami belum banyak diteliti. Oleh sebab itu, perlu dilakukan penelitian ekstrak Bunga Kembang Sepatu dan Rosella sebagai zat pewarna alami. Kembang sepatu (Hibiscus rosa-sinensis L.) adalah tanaman semak suku Malvaceae yang berasal dari Asia Timur dan banyak ditanam sebagai tanaman hias di daerah tropis dan subtropis. Bunga besar dan berwarna merah. Pemanfaatan bunga kembang sepatu selain sebagai tanaman hias, bunga kembang sepatu dipercaya oleh masyarakat sebagai obat demam, batuk dan sariawan, sedangkan sebagai bahan pewarna belum banyak digunakan. Bunga Rosella (Hibiscus sabdariffa Linn.) adalah tanaman dari famili Kembang Sepatu. Tananaman Rosella berasal dari Afrika dan Timur Tengah, termasuk tanaman perdu yang bisa mencapai 3-5 meter tingginya. Jika sudah dewasa, tanaman ini akan mengeluarkan bunga berwarna merah. Pemanfaatan bunga Rosella sebagai tanaman hias, juga dipercaya oleh masyarakat sebagai obat memperlancar peredaran darah dan mencegah tekanan darah tinggi (Ali, et al, 2005), sedangkan sebagai bahan pewarna belum banyak digunakan. Zat warna dari tanaman dapat diambil dengan menggunakan teknik ekstraksi, diantaranya adalah ekstraksi dengan menggunakan pelarut air atau etanol. Silva, et al (2008) telah melakukan ekstraksi pada biji Bixa orellana L. dengan menggunakan pelarut super kritis karbon dioksida. Ekstraksi juga dapat dilakukan dengan bantuan enzim hidrolisis (Kim, et al, 2005). Teknik ekstraksi dipilih berdasarkan kemudahnnya dan banyaknya zat warna yang berhasil terekstrak.
77
Penelitian yang dilakukan bertujuan untuk mengekstraksi bunga Kembang Sepatu dan bunga Rosella dengan mencari temperatur dengan pelarut air dan konsentrasi etanol yang optimum untuk mendapatkan pigmen dari bunga Kembang Sepatu dan bunga Rosella, selain itu dilakukan juga uji stabilitas zat warna. Analisa kadar zat warna dilakukan dengan metode spektrofotometri.
1.2 Rumusan Masalah 1. Pada kondisi bagaimanakah metode maserasi dengan pelarut air dan etanol dapat mengekstrak bunga Kembang Sepatu dan bunga Rosella secara optimum? 2. Apakah faktor lingkungan dapat mempengaruhi stabilitas zat warna dari ekstrak bunga Kembang Sepatu dan ekstrak bunga Rosella?
1.3 Hipotesis 1. Pelarut air dan etanol dapat digunakan untuk mengesktrak bunga Kembang Sepatu dan bunga Rosella pada kondisi optimum. 2. Faktor lingkungan dapat mempengaruhi stabilitas zat warna dari bunga Kembang Sepatu dan Rosella.
78
1.4 Tujuan Penelitian 1. Mengoptimasi metode ekstrak untuk mendapatkan zat warna dari bunga Kembang Sepatu dan bunga Rosella. 2. Mengetahui pengaruh lingkungan terhadap stabilitas zat warna.
1.5 Manfaat dan Kegunaan Penelitian Hasil dari penelitian ini dapat menambah inventaris bahan pewarna alami yang dapat digunakan sebagai pewarna tambahan untuk makanan, kosmetik, obatobatan, tekstil dan peralatan rumah tangga lainnya.
79
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.1
Kembang Sepatu (Hibiscus rossa-sinensis L.) Bunga Kembang Sepatu atau dalam bahasa latinnya Hibiscus rosa-sinensis
L. merupakan tanaman hias yang banyak dijumpai di Indonesia. Oleh sebab itu, bunga ini mempunyai beberapa nama yang dikenal di banyak daerah, seperti di Aceh (Bungong roja), Jawa Barat (Kembang Wera), Bali (Waribang), Nusa Tenggara (Embuhanga), Sulawesi (Ulange), Maluku (Ubu-ubu) dan Tidore (Bala bunga). Ada pula nama internasionalnya seperti di Filipina dikenal dengan nama Gumamela (Plantanamor, 2008).
Gambar 1. Kembang sepatu (Hibiscus rosa-sinensis L.).
Bunga Kembang Sepatu mempunyai kelopak bunga berwarna merah, ada pula yang berwarna kuning dan merah muda. Merupakan bunga tunggal yang berbentuk terompet dan terletak di ketiak daun. Kelopak bunga berbentuk lonceng, berbagi lima dan berwarna hijau kekuningan. Mahkota bunga terdiri dari 15-20 daun mahkota berwarna merah muda, mempunyai benang sari banyak dengan tangkai sari berwarna merah, kepala sari berwarna kuning dan putik berbentuk tabung, seperti terlihat pada Gambar 1. Bunga pada tanaman Kembang Sepatu bergantung pada panjang umur dan pergantian bunga. Biasanya bunga Kembang Sepatu bertahan hanya satu hari dan diklasifiksikan sebagai tanaman yang bersifat sementara (Trivellini, et al, 2007).
80
Tanaman Kembang Sepatu banyak ditanam selain karena keindahan warna yang dihasilkan juga bermanfaat untuk kesehatan. Sudah sejak lama tanaman Kembang Sepatu dimanfaatkan oleh masyarakat sebagai tanaman obat. Biasanya sebagai obat demam pada anak-anak, obat batuk dan obat sariawan (Iqbal & Sulistyorini, 2009). Bunga Kembang Sepatu berkerabat dekat dengan Waru Gunung (Hibiscus macrophyllus Roxb. ex Hornem), Mrambos Merah (Hibiscus radiatus Cav), Rosella (Hibiscus sabdariffa var sabdariffa Linn.), Wora-wari Gantung (Hibiscus schizopetalus (Mast.)Hook.F), Waru Gombong (Hibiscus similis BI), Bunga Sepatu Mawar (Hibiscus syriacus L.), Waru Lengis (Hibiscus tiliaceus L.), Waru Landak (Hibiscus mutabilis L.), Hibiscus (Hibiscus aculeatus Walt.), Yute Jawa (Hibiscus cannabinus L.) (Plantanamor, 2008).
2.1.1 Klasifikasi Tanaman (Plantanamor, 2008) Kingdom
: Plantae (Tumbuhan)
Subkingdom : Tracheobionta (Tumbuhan berpembuluh) Super Divisi : Spermatophyta (Menghasilkan biji) Divisi
: Magnoliophyta (Tumbuhan berbunga)
Kelas
: Magnoliopsida (berkeping dua / dikotil)
Sub Kelas
: Dilleniidae
Ordo
: Malvales
Famili
: Malvaceae (suku kapas-kapasan)
Genus
: Hibiscus
Spesies
: Hibiscus rosa-sinensis L.
81
2.1.2
Kandungan Kimia Daun, bunga, dan akar Kembang Sepatu mengandung flavonoida. Di
samping itu daunnya juga mengandung saponin dan polifenol, bunga mengandung polifenol, akarnya juga mengandung tanin, saponin, skopoletin (1), cleomiscosin A (2), dan cleomiscosin C (3). Kandungan antosianin yang teridentifikasi adalah 3, 3’,4’,5’,7-pentahidroksiflavilium klorida (4) (Ukwueze, et al, 2009). O OH
H 3CO
O H
O
O
H3 CO
H3C
O
O O
H
O
O
CH2OH
HO
O HO
1
CH3
OCH3
Cleomiscosin A
2
Cleomiscosin C OH Cl
O
O
H3C H3C
O
HO
O
OH
+
OH
O
OH
3
4
Skopoletin
3,3',4',5',7-pentahidroksiflavilium klorida
Gambar 2. Struktur kandungan senyawa yang ada dalam Kembang Sepatu.
2.2
Rosella (Hibiscus sabdariffa Linn.) Rosella (Hibiscus sabdariffa var sabdariffa Linn.) adalah tanaman hias
taman luar ruangan dari keluarga kembang sepatu, yang berasal dari Afrika dan Timur Tengah. Biasa dikenal di Inggris dengan nama Rosella atau red sorrel dan di Arab dikenal dengan nama karkadeh, tersebar di Asia Tenggara dan di beberapa tempat lainnya.
82
Gambar 3. Rosela (Hibiscus sabdariffa L).
Rosella merupakan tanaman perdu yang mempunyai tinggi 3-5 meter dan akan mengeluarkan bunga berwarna merah jika sudah dewasa. Pigmen merah dari bunga Rosella disebabkan karena kandungan antosianinnya yang tinggi (Mardiah, 2010), namun tidak stabil selama proses pemanasan (Gozales-Palomares, et al, 2009). Tanaman Rosella memiliki dua varietas dengan budidaya dan manfaat yang berbeda, yaitu: (i) Hibiscus sabdariffa var. Altisima, Rosella berkelopak bunga kuning yang sudah lama dikembangkan untuk diambil serat batangnya sebagai bahan baku pulp dan karung goni; dan (ii) Hibiscus sabdariffa var. Sabdariffa, Rosella berkelopak bunga merah serta membentuk seperti cup. Jenis Rosella var. Sabdariffa yang kini mulai diminati petani dan dikembangkan untuk diambil kelopak bunga dan bijinya, dikonsumsi dibanyak negara sebagai minuman dingin maupun minuman hangat (Ali, et al, 2005). Rosella mempunyai kekerabatan dengan bunga Waru Gunung (Hibiscus macrophyllus Roxb. ex Hornem), Mrambos Merah (Hibiscus radiatus Cav), Kembang Sepatu (Hibiscus rosa-sinensis L.), Wora-wari Gantung (Hibiscus schizopetalus (Mast.) Hook.F), Waru Gombong (Hibiscus similis BI), Bunga Sepatu Mawar (Hibiscus syriacus L.), Waru Lengis (Hibiscus tiliaceus L.), Waru
83
Landak (Hibiscus mutabilis L.), Hibiscus (Hibiscus aculeatus Walt.), Yute Jawa (Hibiscus cannabinus L.). Di Indonesia sendiri Rosella dikenal dengan beberapa nama, seperti rosela, perambos, gamet walanda (Sunda), kasturi roriha (Ternate). Di Inggris dikenal dengan nama Roselle atau red sorrel, dan di Cina dengan nama luo shen kui dan luo shen hua.
2.2.1
Klasifikasi Tanaman (Plantanamor, 2008)
Kingdom
: Plantae (Tumbuhan)
Subkingdom : Tracheobionta (Tumbuhan berpembuluh) Super Divisi : Spermatophyta (Menghasilkan biji) Divisi
: Magnoliophyta (Tumbuhan berbunga)
Kelas
: Magnoliopsida (berkeping dua / dikotil)
Sub Kelas
: Dilleniidae
Ordo
: Malvales
Famili
: Malvaceae (suku kapas-kapasan)
Genus
: Hibiscus
Spesies
: Hibiscus sabdariffa L.
2.2.2
Kandungan Kimia Bunga dan biji Rosella dapat dimanfaatkan sebagai tanaman herbal dan
bahan baku minuman kesehatan, di dalam DepKes RI No SPP 1065/35.15/05, setiap 100 gram kelopak bunga Rosella mempunyai kandungan gizi sebagai berikut: protein 1,145 gr, lemak 2,61 gr, serat 12 gr, kalsium 1,263 gr, fosor 273,2
84
mg, zat besi 8,98 mg, malic acid 3,31%, fruktosa 0,82%, sukrosa 0,24%, karoten 0,029%, tiamin 0,117 mg, niasin 3,765 mg, dan vitamin C 244,4 mg. Kandungan vitamin C yang tinggi ini dapat berfungsi sebagai bahan antioksidan dalam tubuh. (Kustyawati & Sulastri, 2008). Menurut Segura-Carretero (2008), kandungan antosianin yang utama diidentifikasi sebagai delfinidin-3-sambubiosida (5) yang memberikan warna merah pada ekstrak bunga rosella, seperti yang terlihat pada Gambar 3. Antosianin yang lain berupa sianidin-3-sambubiosida (6) (Ojeda, et al, 2010). OH
OH
OH
OH HO
O
+
HO
O
+
H OH
OH OH O OH
OH O
O
OH
O
OH
O
OH
O
OH O
O OH OH
OH OH
5
HO
Delfinidin-3-sambubiosida
6
HO
Sianidin-3-sambubiosida
Gambar 4. Struktur antosianin dari bunga Kembang Sepatu.
2.3
Flavanoid Flavonoid merupakan molekul polifenol yang larut air yang mengandung
15 atom karbon. Flavonoid termasuk kedalam famili polifenol. Kerangka dsar flavonoid (7) dapat dilihat sebagai dua cincin benzena yang bergabung bersamasama dengan tiga rantai karbon yang pendek (Tanaka, et al, 2008). Lebih dari 4.000 jenis flavanoid telah teridentifikasi, banyak terdapat dalam buah-buahan, sayuran dan minuman (teh, kopi, bir, minuman anggur dan buah).
85
Salah satu karbon dari rantai pendek selalu terhubung ke karbon dari salah satu cincin benzene (A dan B), baik secara langsung atau melalui jembatan oksigen, sehingga membentuk sebuah cincin tengah ketiga, yang beranggotakan lima atau enam karbon (lingkaran cincin beroksigen atau cincin C). Penomoran flavanoid (8) dapat dilihat pada Gambar 5 (Giacarini, 2008). 3' 2' 8
C1
C3
7
C2
6
1 O
A
C
5
4
4' B
1'
5'
2 6' 3
8
7
Gambar 5. Kerangka dasar dan penomoran flavanoid.
Flavonoid merupakan senyawa polifenol yang melimpah di alam dan dikategorikan, menurut struktur kimianya, ke dalam flavonol, flavon, flavanon, isoflavon, katekin, antosianidin, dan kalkon (Tanaka, et al, 2008). Flavanoid dibagi ke dalam enam sub kelompok utama berdasarkan variasi pada cincin C: flavon (9), flavonol (10), flavanon (11), flavanol (12) (katekin dan proantosianidin), antosianidin (13) dan isoflavon (14) (Giacarini, 2008).
O
O
O
OH O
9 Flavon
O
10 Flavonol
O
11 Flavanon
86
O O
O
O
OH
OH
12 Katekin (Flavan-3-ol)
+
13 Antosianidin
14 Isoflavon
Gambar 6. Beberapa senyawa golongan flavanoid.
Pentingnya senyawa polifenol dan dampaknya dalam kesehatan manusia telah dipelajari secara ekstensif dalam beberapa tahun terakhir, khususnya subkelompok yang disebut flavonoid, yang juga kelas terbesar polifenol. Flavonoid merupakan senyawa turunan tanaman, bertanggung jawab terhadap keanekaragaman rasa, flavour dan warna buah-buahan dan sayuran (Giacarini, 2008). Flavanoid juga bertindak sebagai antimikroba, fotoreseptor dan antioksidan, yang terlibat dalam pertumbuhan tanaman dan reproduksi, menyediakan ketahanan terhadap patogen dan predator dan melindungi tanaman dari penyakit (Cheynier, 2005). Menurut Pietta (2000), flavanoid bertindak sebagai antioksidan pada tanaman, antimikroba, fotoreseptor, attractor visual, penolak makan, dan untuk penyaringan cahaya. Banyak studi telah menyatakan bahwa
flavonoid
menunjukkan aktivitas biologis, termasuk antiallergenic, antivirus, anti-inflamasi, dan efek vasodilatasi (Jordheim, 2007).
2.4
Antosianin Antosianin (15) adalah molekul polar dengan hidroksil, karboksil,
kelompok metoksil dan glikolil terikat untuk cincin aromatik (Xavier, et al, 2008). Nama antosianin berasal dari dua kata Yunani yang berarti bunga dan biru gelap
87
(dan bukan warna biru-hijau biasanya kita kaitkan dengan cyan) (Mortensen, 2006). Antosianin menimbulkan warna biru-ungu-merah-oranye dari bunga dan buah-buahan, khususnya, banyak tanaman (Mortensen, 2006). Zat tersebut berperan dalam pemberian warna terhadap bunga atau bagian tanaman lain dari mulai merah, biru sampai ke ungu termasuk juga kuning dan tidak berwarna (seluruh warna kecuali hijau). Secara kimiawi antosianin bisa dikelompokan ke dalam flavonoid dan fenolik. Zat tersebut bisa ditemukan di berbagai tanaman yang ada di darat. Antosianin tidak ditemukan di tanaman laut, hewan atau mikroorganisme (Samsudin & Khoiruddin, 2011). R3 ' OH R7
O
+
R5 ' R3 R5
15 Antosianin
Gambar 7. Struktur umum dari antosianin. (sumber: Tanaka, et al, 2008) Keterangan: R3=R5=R7=OH, R3=H, R5=R7=OH Pelargonidin R3’=H, R5’=H Apigeninidin R3’=H, R5’=H Cyanidin R3’=OH, R5’=H Luteolinidin R3’=OH, R5’=H Peonidin R3’=OCH3, R5’=H Tricetinidin R3’=OH, R5’=OH Delphinidin R3’=OH, R5’=OH Petunidin R3’=OCH3, R5’=OH Malvidin R3’=OCH3, R5’=OCH3 R3=OH Capensinidin R5=CH3, R7=OH, R3’=OCH3, R5’=OCH3 Hirsutidin R5=OH, R7=OCH3, R3’=OCH3, R5’=OCH3
88
Antosianin adalah glikosida dari antosianidin (juga disebut aglikon) dan gula. Antosianidin hampir selalu glikosilasi pada posisi 3, meskipun glikosilasi di posisi lain dan lebih dari satu posisi pada satu waktu juga ditemui. Selanjutnya, bagian gula dapat terasilasi dengan asam alifatik atau aromatik. Jadi, meskipun jumlah antosianidin dikenal cukup terbatas (sekitar 25), jumlah antosianin beberapa ratus karena keragaman besar yang ditawarkan oleh glikosilasi dan asilasi (Mortensen, 2006). Antosianin adalah zat warna yang bersifat polar dan akan larut dengan baik pada pelarut–pelarut polar (Samsudin dan Khoirudin, 2011). Antosianin lebih larut dalam air daripada dalam pelarut non polar dan karakteristik ini membantu proses ekstraksi dan pemisahan (Xavier, et al, 2008). Oleh karena itu, antosianin biasanya diekstrak dengan air, meskipun penggunaan alkohol yang lebih rendah juga diizinkan (Mortensen, 2006). Antosianin mempunyai empat bentuk berbeda yang berada dalam kesetimbangan dan termasuk ke dalam kation flavilium, basa kuinoidal, karbonil pseudobase dan kalkon (Gambar 8). Jumlah relatif dari struktur dalam kesetimbangan bervariasi dan tergantung pada pH dan struktur antosianin. Beberapa antosianin lebih stabil daripada yang lain tergantung pada bentuk strukturnya. Contohnya Malvidin glikosida, antosianin utama dalam anggur, karena molekul dimetiloksilasi lebih stabil dari antosianin yang lainnya. Apalagi, hasil hidroksilasi dari asam organik lebih stabil dalam beberapa kasus (Laleh, et al., 2006).
89
R1
R1
OH
OH
O
H
O R2
+
OH
HO
-
O
+
R2
OR'
OR'
+ H2 O
OR"
Basa kuinoidal (A)
-H
OR"
Kation flavilium (AH+)
+
R1
R1
OH
OH OH HO
HO
O
OH O
R2
R2
OR'
OR' OR"
OR"
Karbinol (B)
Kalkon (C)
R1, R2: H, OH or OCH3 resp.; R´: glycosyl; R´´: H or glycosyl Gambar 8. Transformasi struktur antosianin dalam larutan air. (Sumber: Hubbermann, et al, 2006)
Antosianin
berpotensi
sebagai
pewarna
makanan
alami
karena
keanekaragaman warna yang dimilikinya. Namun, mempunyai kelemahan dalam stabilitas warnanya. Intensitas suatu stabilitas pigmen antosianin tergantung pada berbagai faktor termasuk struktur dan konsentrasi dari pigmen, pH, suhu, intensitas cahaya, kualitas dan kehadiran pigmen lain bersama-sama, ion logam, enzim, oksigen, asam askorbat, gula dan gula metabolit, belerang oksida, dan lainlain (Tanaka, et al, 2008). Perubahan warna antosianin tergantung pada pH, berdampingan dengan senyawa berwarna (ko-pigmen, biasanya flavon dan flavonol), dan ion logam. Dalam uji in vitro, antosianidin yang lebih merah dan lebih stabil sebagai bentuk kation flavilium pada pH rendah (pH <3), berwarna sedikit di bawah kondisi asam
90
(pH 3-6), dan berwarna biru dan tidak stabil sebagai basa kuinoidal pada pH 6 dan lebih (Tanaka, et al, 2008). R1
R1 O
HO
OH
O
HO R2
O
B
+
R2
H+
A
OH-
O-Gly
O-Gly
O-Gly
O-Gly
Quinoidal base: blue pH = 7
Flavylium cation (oxonium form): orange to purple, pH = 1 +H 2 O/-H +
R1
R1 OH
OH OH
HO
HO
OH O
O
R2
R2
O-Gly O-Gly
O-Gly O-Gly
Chalcone: colorless pH = 4.5
Carbinol pseudo-base (hemiketal form): colorless pH = 4.5
Gambar 9. Perubahan struktur akibat pengaruh penambahan buffer pH (Sumber: Lee, et al, 2005).
Faktor lain yang berkontribusi terhadap naungan warna adalah kopigmentasi. Kopigmentasi adalah fenomena bahwa beberapa senyawa dapat menyebabkan pergeseran merah dari penyerapan antosianin, dan karenanya memberikan warna yang lebih kebiru-biruan, dan peningkatan bersamaan dalam penyerapan. Senyawa aromatik seperti flavonoid dan asam sinamat ini sangat efektif. Kopigmentasi diyakini terjadi dengan mengapit dari antosianin antara interaksi satu atau dua kopigmen. Kopigmentasi mungkin antarmolekul atau intramolekular jika residu gula (s) adalah/terasilasi dengan satu atau lebih asam aromatik. Selain menimbulkan perubahan warna dan penyerapan meningkat,
91
kopigmentasi juga memberikan stabilitas yang lebih tinggi ke antosianin (Mortensen, 2006).
2.5 Ekstraksi Ekstrak adalah sediaan pekat yang diperoleh dengan mengekstraksi zat aktif dari simplisia nabati atau hewani menggunakan pelarut yang sesuai, kemudian semua atau hampir semua pelarut diuapkan dan massa atau serbuk yang tersisa diperlakukan sedemikian hingga memenuhi baku yang telah ditetapkan. Ada beberapa metode ekstraksi, salah satunya adalah maserasi. Maserasi merupakan cara penyarian yang sederhana. Maserasi dilakukan dengan cara merendam serbuk simplisia dalam cairan penyari. Cairan penyari akan menembus dinding sel dan masuk ke dalam rongga sel yang mengandung zat aktif dan zat aktif akan larut. Simplisia yang akan diekstraksi ditempatkan pada wadah atau bejana yang bermulut lebar bersama larutan penyari yang telah ditetapkan, bejana ditutup rapat kemudian dikocok berulang–ulang sehingga memungkinkan pelarut masuk ke seluruh permukaan simplisia. Rendaman tersebut disimpan terlindung dari cahaya langsung (mencegah reaksi yang dikatalisis oleh cahaya atau perubahan warna). Waktu maserasi pada umumnya 5 hari, setelah waktu tersebut keseimbangan antara bahan yang diekstraksi pada bagian dalam sel dengan luar sel telah tercapai. Dengan pengocokan dijamin keseimbangan konsentrasi bahan ekstraksi lebih cepat dalam cairan. Keadaan diam selama maserasi menyebabkan turunnya perpindahan bahan aktif (Indraswari, 2008)..
92
2.6 Pelarut 2.6.1 Air Sebuah molekul air terdiri dari sebuah atom oksigen yang berikatan kovalen dengan dua atom hidrogen. Atom hidrogennya mempunyai daya ikat yang sangat besar antara kedunya. Perangkaian jarak atom-atomnya mirip kunci yang masuk lubangnya, kecocokan begitu sempurna, sehingga air tergolong senyawa alam yang paling baik. Semua atom dalam molekul air terjalin menjadi satu oleh ikatan yang kuat, yang hanya dapat dipecahkan oleh perantara yang paling agresif, misalnya energi listrik atau zat kimia lain seperti logam kalium. Air berfungsi sebagai bahan yang dapat mendispersikan berbagai senyawa yang ada dalam bahan makanan. Untuk beberapa bahan malah berfungsi sebagai pelarut. Air dapat melarutkan berbagai bahan seperti garam, vitamin yang larut air, mineral, dan senyawa-senyawa cita rasa seperti yang terkandung dalam teh dan kopi.
2.6.2
Etanol Sifat-sifat fisika etanol utamanya dipengaruhi oleh keberadaan gugus
hidroksil dan pendeknya rantai karbon etanol. Gugus hidroksil dapat berpartisipasi ke dalam ikatan hidrogen, sehingga membuatnya cair dan lebih sulit menguap dari pada senyawa organik lainnya dengan massa molekul yang sama. Etanol tidak menyebabkan pembengkakan membran sel dan memperbaiki stabilitas bahan obat terlarut. Keuntungan lain, etanol mampu mengendapkan albumin dan menghambat kerja enzim. Umumnya yang digunakan sebagai cairan pengekstraksi adalah campuran bahan pelarut yang berlainan, khususnya
93
campuran etanol-air. Etanol (70%) sangat efektif dalam menghasilkan jumlah bahan aktif yang optimal, dimana bahan penganggu hanya skala kecil yang turut ke dalam cairan pengekstraksi. Etanol dapat melarutkan alkaloid basa, minyak menguap, glikosida, kurkumin, kumarin, antrakinon, flavonoid, steroid, damar dan klorofil. Lemak, malam, tanin dan saponin hanya sedikit larut. Dengan demikian zat pengganggu yang terlarut hanya terbatas. Untuk meningkatkan penyarian biasanya menggunakan campuran etanol dan air. Perbandingan jumlah etanol dan air tergantung pada bahan yang disari (Indraswari, 2008).
2.7 Pewarna Makanan Menurut Peraturan Menteri Kesehatan RI No. 722/Menkes/Per/IX/1988, pewarna adalah bahan tambahan makanan yang dapat memperbaiki atau memberi warna pada makanan. Suatu bahan yang dinilai bergizi, enak, dan teksturnya sangat baik tidak akan dimakan apabila memiliki warna yang tidak sedap dipandang atau memberi kesan telah menyimpang dari warna seharusnya. Penerimaan warna suatu bahan berbeda-beda tergantung dari faktor alam, geografis, dan aspek sosial masyarakat penerima (Winarno, 1992). Selain sebagai faktor yang ikut menentukan mutu, warna juga dapat digunakan sebagai indikator kesegaran atau kematangan. Baik tidaknya cara pencampuran atau cara pengolahan dapat ditandai dengan adanya warna yang seragam dan merata. Warna suatu bahan dapat diukur dengan menggunakan alat kolorimeter, spektrofotometer, atau alat-alat lain yang dirancang khusus untuk mengukur warna. Tetapi alat-alat tersebut biasanya terbatas penggunaannya untuk bahan cair
94
yang tembus cahaya seperti sari buah, bir, atau warna hasil ekstraksi. Untuk bahan bukan cair atau padatan, warna bahan dapat diukur dengan membandingkannya terhadap suatu warna standar yang dinyatakan dalam angka-angka. Cara pengukuran warna yang lebih teliti dapat dilakukan dengan mengukur komponen warna dalam besaran value, hue dan chroma. Nilai value menunjukkan gelap terangnya warna, nilai hue mewakili panjang gelombang yang dominan yang akan menentukan apakah warna tersebut merah, hijau, atau kuning, sedangkan chroma menunjukkan intensitas warna. Ketiga komponen ini diukur dengan menggunakan alat khusus yang mengukur nilai kromatisitas suatu bahan. Angka-angka yang diperoleh utnuk setiap warna, kemudian angka-angka tersebut diplot ke dalam diagram kromatisitas (Catrien, 2009). Ada lima sebab yang dapat menyebabkan suatu bahan makanan berwarna yaitu: a.
Pigmen yang secara alami terdapat pada tanaman dan hewan misalnya klorofil
berwarna
hijau,
karoten
berwarna
jingga,
dan
mioglobin
menyebabkan warna merah pada daging. b.
Reaksi karamelisasi yang timbul bila gula dipanaskan membantuk warna coklat, misalnya warna coklat pada kembang gula karamel atau roti yang dibakar.
c.
Warna gelap yang timbul karena adanya reaksi Maillard, yaitu antara gugus amino protein dengan gugus karbonil gula pereduksi; misalnya susu bubuk yang disimpan terlalu lama akan berwarna gelap.
d.
Reaksi antara senyawa organik dengan udara akan menghasilkan warna hitam, atau coklat gelap. Reaksi oksidasi ini dipercepat oleh adanya logam
95
serta enzim, misalnya warna gelap permukaan apel atau kentang yang dipotong. e.
Penambahan zat warna, baik zat warna alami maupun zat warna sintetik, yang termasuk dalam golongan bahan aditif makanan. Masing-masing pigmen tersebut mempunyai kestabilan yang berlainan
terhadap berbagai kondisi pengolahan (Winarno, 1992). Ketentuan mengenai penggunaan pewarna di Indonesia diatur dalam SK Menteri Kesehatan RI No. 722/Menkes/Per/IX/1988 dan dalam SNI (Standar Nasional Indonesia) 01-0222-1995 mengenai Bahan Tambahan Makanan (BTM). Pewarna makanan terbagi menjadi tiga golongan, yaitu pewarna alami, pewarna identik alami dan pewarna sintetik.
2.7.1
Pewarna Alami Pewarna alami adalah zat warna alami (pigmen) yang diperoleh dari
tumbuhan, hewan, atau dari sumber-sumber mineral. Zat warna ini telah digunakan sejak dulu dan umumnya dianggap lebih aman dari pada zat warna sintetis, seperti annato sebagai sumber warna kuning alamiah bagi berbagai jenis makanan begitu juga tannin, antosianin, antoxantin, karoten dan klorofil, Quonin, xanthon, heme, flavonoid. Dalam daftar FDA pewarna alami dan pewarna identik alami tergolong dalam ”uncertified color additives” karena tidak memerlukan sertifikat kemurnian kimiawi. Keterbatasan pewarna alami adalah seringkali memberikan rasa dan flavor khas yang tidak diinginkan, konsentrasi pigmen rendah, stabilitas pigmen rendah, keseragaman warna kurang baik dan spektrum warna tidak seluas pewarna sintetik.
96
Depkes RI (1988) mengurutkan daftar zat pewarna alami yang diizinkan di Indonesia seperti yang tertera pada Tabel 1. berikut: Tabel 1. Daftar Zat Pewarna Alami yang Diizinkan di Indonesia No 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
Nama ( Indonesia ) Anato Karotenal Karotenoat Kantasantin Karamel, Amonia Sulfit Proses Karamel Karmin Beta Karoten Klorofil Klorofil Tembaga Komplex Kurkumin Riboflavin Titanium Dioksida
Nama (Inggris) Anatto (Orange 4) Carotenal Carotenoic Acid (Orange 8) Canthaxanthine Caramel Colour Caramel Colour (Plain) Carmine (red 4) Beta Carotene (Yellow 26) Chlorophyll (Green 3) Chlorophyll Copper Complex Curcumin (Yellow 3) Ribaflavina Titanium Dioxide (White 6)
No. Indeks 75120 80820 40825 40850 75470 75130 75810 75810 75300 77891
Sumber : Departemen Kesehatan RI, 1988 Kemungkinan alasan untuk penggunaan pewarna dalam zat makanan yang disebutkan, sebagai: 1) untuk menjaga penampilan makanan asli bahkan setelah pengolahan dan selama penyimpanan; 2) untuk menjamin keseragaman warna untuk menghindari variasi musiman dalam nada warna; 3) untuk mengintensifkan warna normal makanan dan dengan demikian untuk menjaga kualitas; 4) untuk melindungi rasa dan vitamin rentan cahaya membuat cahaya dukungan layar, dan 5) untuk meningkatkan penerimaan pangan sebagai salah satu pengundang selera makan (Chattopadhyay, et. al, 2008).
97
2.7.2
Pewarna Identik Alami Pewarna identik alami merupakan pewarna yang disentetis secara kimia
sehingga menghasilkan pewarna dengan struktur kimia yang sama/identik dengan pewarna alami. Yang termasuk golongan ini adalah karotenoid murni, antara lain: kantaxantin (merah) (16), apo-karoten (merahoranye) (17), beta-karoten (oranyekuning) (18). Semua zat warna ini memiliki batas konsentrasi maksimum penggunaan, kecuali beta-karoten yang boleh digunakan dalam jumlah tidak terbatas. O H3C CH3
CH3
CH3
H3C
CH3
CH3
H3C
CH3
CH3
16 Kantaxantin
O
CH3 H3C
CH3
O
CH3 H CH3
CH3
H3C
17 Apo-karoten H3C CH3 H3C
CH3
CH3
CH3
CH3
CH3
18 β-karoten Gambar 10. Struktur senyawa golongan karotenoid murni.
H3C
CH3
98
2.7.3
Pewarna Sintetik Pewarna sintetik merupakan bahan pewarna yang memberikan warna yang
tidak ada di alam dan dihasilkan dengan cara sintesis kimia, bukan dengan cara ekstraksi atau isolasi. Pewarna sintetik mempunyai keuntungan yang nyata dibandingkan pewarna alami, yaitu mempunyai kekuatan mewarnai yang lebih kuat, lebih seragam, lebih stabil dan biasanya lebih murah. Sejak tahun 1938 di Amerika juga telah dikeluarkan peraturan baru yaitu yang disebut Food, Drug and Cosmetic Act (FD & C) yang memperluas ruang lingkup peraturan tahun 1906 dalam mengatur penggunaan zat pewarna. Zat pewarna dapat digolongkan atas tiga katagori yaitu FD & C Color, D & C Color, dan D & C. FD & C Color adalah zat pewarna yang diijinkan untuk makanan, obatobatan, dan kosmetik D & C diizinkan penggunaannya dalam obat-obatan dan kosmetik, sedangkan untuk bahan makanan dilarang Ext D & C diizinkan dalam jumlah terbatas pada obat-obatan luar dan kosmetik (Winarno, 1996). Di Indonesia, peraturan mengenai zat pewarna yang diizinkan dan yang dilarang untuk pangan diatur melalui SK Menteri kesehatan RI No. 722/Menkes/Per/IX/88 mengenai bahan tambahan makanan. Akan tetapi sering kali terjadi penyalahgunaan pemakaian zat pewarna.
99
Di bawah ini ditampilkan daftar zat pewarna sintetik yang diizinkan beredar di pasar di Indonesia menurut Departemen Kesehatan RI Tahun 1988. Tabel 2. Daftar Zat Pewarna Sintetik yang Diizinkan di Indonesia No Nama ( Indonesia ) Nama ( Inggris ) 1 Biru Berlian Briliant Blue 2 Coklat HT Chocolate Brown HT 3 Eritrosin Erytrosine 4 Hijau FCF Fast Green FCF 5 Hijau S Fast Green S 6 Indigotin Indigotine 7 Karmoisin Carmoisine 8 Kuning FCF Sunset Yellow 9 Kuning Kuinolin Quinoline Yellow 10 Merah Allura Allura Red AC 11 Ponceau 4R Ponceau 4R 12 Tartazine Tartazine Sumber: Departemen Kesehatan RI, 1988.
No. Indeks 42090 20285 45430 42053 44090 73015 14720 15985 47005 16035 16255 19140
Menurut Tabel 2 yang memberikan warna merah adalah eritrosin, karmoisin, merah allura, ponceau 4R, dan tartazine. Berdasarkan data tersebut, penggunaan pewarna sintetik sebagai pembanding adalah pewarna karmoisin. Pewarna makanan sintetik karmoisin telah diproduksi dalam skala besar oleh salah satu produsen yang bergerak dalam bidang makanan. Pewarna karmoisin mudah dijumpai karena sudah dijual bebas dipasaran dan biasanya dikemas dalam bentuk cair. Karmoisin (19) atau dalam industri makanan sering disebut sebaga Red 3 merupakan pewarna sintetik yang bersifat asam mengandung gugus kromofor NN dan CC (pyrazolone dye). Merupakan pewarna merah, larut dalam air, mempunyai titik leleh >300C, digunakan dalam pewarnaan makanan, kosmetik dan meication. Mempunyai nama lain CI Food Red 3, Azorubine, E 122,atau CI No. 14720 (Anonimous, 2011).
100
Nama kimia senyawa karmoisin adalah 4-hidroksi-3-(4-sulfonat-1naftilazo) naftalen-1-sulfonat. Dengan rumus empiris C20H12N2Na2O7S2. Struktur kimia dari Food Red 3 ditampilkan pada Gambar 10. O
O
S
-
Na
+
O N OH
N +
O
Na
S
19
O
O
-
Gambar 11. Struktur Kimia Carmoisine (Red 3).
Pewarna asam red 3 merupakan pewarna larut dalam air terlebih dalam bentuk garam natrium dari asam sulfonat atau karboksilat. Merupakan senyawa anionik yang menyerang dengan kuat kelompok kationik dalam serat langsung. Dapat diaplikasikan dalam berbagai bentuk serat alam seperti wool, katun, dan silk sama juga untuk sintetik seperti poliester, akrilik dan rayon. Tetapi tidak cocok untuk serat selulosa. Biasa juga digunakan dalam cat, tinta, dan leather (Anonimous, 2011). Karmoisin atau pewarna Red 3 biasa digunakan dalam minuman ringan dan makanan cair dengan kadar 70 mg/lt produk siap konsumsi, es krim dan sejenisnya dengan kadar 100 mg/kg produk akhir (total campuran pewarna 300 mg/kg), acar ketimun dalam botol dengan kadar 300 mg/kg, tunggal atau campuran dengan pewarna lain, youghurt beraroma dan produk yang telah dipanaskan setelah fermentasi dengan kadar 12 mg/kg, berasal dari aroma yang digunakan, jam dan jeli, saus apel kalengan dengan kadar 200 mg/kg, tunggal atau
101
campuran dengan pewarna lain, marmalade dengan kadar 200 mg/kg, dan udang kalengan dengan kadar 30 mg/kg, tunggal atau campuran dengan pewarna lain (Femelia, 2009).
2.7.4
Bahaya Pewarna Sintetik Beberapa penelitian yang menyatakan bahwa pewarna sintetik dapat
menyebabkan efek negatif pada kesehatan. Pada bulan November 2007, sebuah hasil
penelitian
yang
diterbitkan
di
jurnal
medis
terkemuka
Lancet
mengungkapkan bahwa beberapa zat pewarna makanan meningkatkan tingkat hiperaktivitas anak-anak usia 3-9 tahun. Anak-anak yang mengkonsumsi makanan yang mengandung pewarna buatan itu selama bertahun-tahun lebih berisiko menunjukkan tanda-tanda hiperaktif. Selain risiko hiperaktif, sekelompok sangat kecil dari populasi anak (sekitar 0,1%) juga mengalami efek samping lain seperti: ruam, mual, asma, pusing dan pingsan (Anonimous, 2011). Bahan pewarna sintetis yang telah dihasilkan oleh para ahli kimia berasal dari coal-tar yang jumlahnya ratusan. Pewarna buatan sangat disenangi oleh para ahli teknologi untuk pewarnaan barang-barang industri, baik untuk industri pangan ataupun untuk industri non pangan. Oleh karena itu, perlu ada pemisahan antara pewarna yang hanya digunakan untuk industri non pangan. Akan tetapi, masih sering terjadi penyalahgunaan pewarna sintetis non pangan untuk pangan (Cahyadi, 2005). Menurut DEPKES RI No. 239/Menkes/Per/V/85 ada 30 jenis zat warna yang dinyatakan berbahaya bila digunakan dalam pengolahan makanan. Adapun zat warna yang dimaksud dapat terlihat pada tabel berikut:
102
Tabel 3. Daftar Zat Pewarna Yang Dilarang di Indonesia No Warna Nama 1 Orange Auramin 2 Orange Alkanet 3 Kuning Butter Yellow 4 Hitam Black 7984 5 Coklat Burn Umber 6 Orange Chrysoindine 7 Orange Chrysoine, 8 Merah Citrus red No.2 9 Coklat Chocolate Brown FB 10 Merah Fast Red E 11 Kuning Fast Yellow AB 12 Hijau Guinea Green B 13 Biru Indanthrene Blue RS 14 Violet Magenta 15 Kuning Metanil Yellow 16 Orange Oil Orange SS 17 Orange Oil Orange XO 18 Kuning Oil Yellow AB 19 Kuning Oil Yellow OB 20 Orange Orange G 21 Orange Orange GGN 22 Orange Orange RN 23 Orange Orchid and Orcein 24 Merah Ponceau 3R 25 Merah Ponceau SX 26 Merah Ponceau 6R 27 Merah Rhodamin B 28 Merah Sudan I 29 Violet Scarlet GN 30 Violet Violet 6B Sumber : Depkes RI No. 239/Menkes/Per/V/85
No. Indeks 41000 75520 76325 27755 77491 11270 11726 12055 16045 13015 42085 69800 42510 13065 12110 11380 11390 16155 16230 15980 15970 14700 12140 13420 45170 12055 14815 42640
103
2.8
Spektrofotometer UV-Visible
2.8.1
Prinsip Dasar Spektrofotometer UV-Vis Spektrofotometer adalah alat yang terdiri dari spektrometer dan fotometer.
Spektrometer menghasilkan sinar dari spektrum dengan panjang gelombang tertentu dan fotometer adalah alat pengukur intensitas cahaya yang ditransmisikan atau diadsorbsi. Jadi spektrofotometer digunakan untuk mengukur energi secara relatif jika energi tersebut ditransmisikan sebagai fungsi dari panjang gelombang (Underwood, 2001). Spektrofotometer digunakan untuk mengukur jumlah cahaya yang ditransmisikan atau diabsorpsi oleh molekul-molekul di dalam larutan. Spesi yang mengabsorpsi dapat melakukan transisi elektron yang menimbulkan spektra ultraviolet dan tampak (Fessenden, 1986). Spektofotometer UV-Visible merupakan salah satu jenis spektrofotometer yang sering digunakan dalam kegiatan analisis. Molekul-molekul dapat mengabsorbsi atau mentransmisi radiasi gelombang elektromagnetik. Berkas cahaya putih adalah kombinasi semua panjang gelombang spektrum tampak. Perbedaan warna yang kita lihat sebenarnya ditentukan dengan bagaimana gelombang cahaya tersebut diabsorbsi dan ditransmisikan (dipantulkan) oleh objek atau suatu larutan. Spektrofotometer UV-Vis adalah bagian teknik analisis spektroskopik yang memakai sumber radiasi elektromagnetik ultraviolet dekat (190-380 nm) dan sinar tampak (380-780 nm) dengan memakai instrumen spektrofotometer. Ketika panjang gelombang cahaya diabsorpsi atau ditransmisikan melalui larutan, sebagian energi cahaya tersebut akan diserap. Besarnya kemampuan
104
molekul-molekul zat terlarut untuk mengabsorbsi cahaya pada panjang gelombang tertentu dikenal dengan istilah absorbansi (A), yang setara dengan nilai konsentrasi larutan tersebut dan panjang berkas cahaya yang dilalui ke suatu point dimana persentase jumlah cahaya yang ditransmisikan atau diabsorbsi diukur dengan fototube.
2.8.2
Hukum Beer-Lambert Hukum Lambert-Beer dipenuhi berapapun panjang gelombang sinar yang
diserap sampel. Dengan mengukur transmitans larutan sampel, dimungkinkan untuk menentukan konsentrasinya dengan menggunakan hukum Lambert-Beer. Lambert menyatakan jika analisis dalam spektrofotometer UV-Vis selalu melibatkan pembacaan absorbansi dan radiasi elektromagnetik yang diteruskan. Absorbansi (A) tanpa satuan dan transmitan dengan satuan persen (%T). Jika suatu radiasi elektromagnetik melalui suatu media serba sama, maka sebagian sinar itu akan dipantulkan oleh media, kemudian sebagian lagi akan diserap dan sebagian lagi akan diteruskan. Bunyi hukum Lambert adalah ”Bila suatu cahaya monokromatik dialirkan melalui suatu media, maka menurunnya intensitas cahaya berbanding lurus dengan panjang media” atau dengan kata lain bahwa intensitas cahaya akan menurun bila panjang media yang dilalui cahaya bertambah. “Bila suatu cahaya monokromatik dialirkan melalui suatu media, maka kecepatan turunnya intensitas cahaya berbanding lurus dengan kepekatan media”, artinya intensitas cahaya menurun apabila kepekatan media bertambah besar.
105
Dari dua pernyataan di atas dapat dibuat persamaan Beer- Lambert menjadi, Log Io/It = ε.b.c = A Keterangan : Io = cahaya masuk It
= cahaya yang dipancarkan
c
= konsentrasi (M)
b
= panjang media
ε
= koefisien ekstingsi molar, untuk konsentrasi dalam molar
A
= absorbansi (A) Lambert dan Beer membuat formulasi secara matematik hubungan antara
transmitan atau absorbansi terhadap intensitas radiasi atau konsentrasi zat yang dianalisis dan tebal larutan yang mengabsorbsi. Dari persamaan di atas dapat dilihat bahwa absorbansi berbanding lurus dengan konsentrasinya.
2.8.3
Instrumen Spektrofotometer UV-Vis Bagian-bagian terpenting suatu spektrofotometer seperti yang ditunjukkan
secara skematik dalam gambar di dawah adalah sebagai berikut:
Gambar 12. Diagram spektrofotometri UV-Vis.
106
a.
Sumber Cahaya Beberapa macam sumber cahaya yang dipakai pada Spektrofotometer UV-
Visible adalah : 1. Lampu deuterium (D2O), dapat dipakai pada daerah panjang gelombang 190 nm- 380 nm (daerah ultraviolet dekat). 2. Lampu tungstent xenon, merupakan campuran dari filamen tungsten dan xenon, oleh karena itu disebut sebagai sumber cahaya ”tungsten-xenon”. Dipakai pada daerah visible dengan kisaran panjang gelombang 380-900 nm. 3. Lampu merkuri, digunakan untuk mengkalibrasi panjang gelombang pada daerah ultraviolet, khususnya disekitar panjang gelombang 365 nm, serta sekaligus mengecek resolusi dan monokromator. b.
Monokromator Monokromator berfungsi untuk memilih panjang gelombang tertentu dari
sinar polikromatik sehingga dapat diperoleh sinar monokomatik dengan panjang gelombang yang dikehendaki. Monokromator pada umumnya berbentuk cermin, prisma, dan kisi difraksi (Saputra, 2009). Monokromator pada spektrofotometer UV biasanya terdiri dari beberapa susunan, yatiu : celah (slit) – masuk – filter – prisma – kisi (grating) – celah keluar. 1. Celah monokromator, adalah bagian yang pertama dan terakhir dari suatu sistem optik monokromator pada spektrofotometer UV. Celah dibuat dari logam yang kedua ujungnya diasah dengan cermat sehingga sama. Lebar celah masuk dan celah keluar harus sama yang dapat diatur dengan memutar tombol mekanik atau diatur dengan sistem elektronik.
107
2. Prisma dan kisi merupakan bagian dari monokromator terpenting. Prisma dan kisi pada prinsipnya mendispersi radiasi elektromagnetik sebesar mungkin supaya didapatkan resolusi yang baik dari radiasi polikromatik. 3. Kisi grating terbuat dari lempengan kaca yang pada permukaannya dilapisi oleh resin sintetis dengan garis-garis. Kemudian pada permukaannya dilapisi lagi oleh kaca alumunium. c.
Sel kuvet Kuvet atau sel merupakan wadah sampel yang dianalisis. Ditinjau dari
pemakaiannya kuvet ada dua macam, yaitu : 1. Kuvet permanen, yang terbuat dari bahan gelas atau leburan silica dan dipakai pada daerah pengukuran panjang gelombang 190 nm – 1100 nm. 2. Kuvet disposibel, untuk satu kali pemakaian, yang terbuat dari teflon atau plastik dan dipakai pada daerah pengukuran panjang gelombang 380 nm 1100 nm, karena bahan dari gelas mengabsorbsi radiasi ultraviolet. d.
Detektor Detektor cahaya atom disebut juga transducer, berfungsi mengubah energi
radiasi cahaya menjadi suatu sinyal elektrik yang besarnya setara dengan intensitas cahaya yang sampai pada detektor tersebut. e.
Amplifier Amplifier berfungsi sebagai penguat sinyal yang berasal dari detektor
menjadi suatu potensial yang cukup besar untuk dapat direkam. Suatu alat penguat sinyal menangkap isyarat masuk (input) dari rangkaian detektor dan melalui proses pengolahan sinyal menghasilkan isyarat keluaran (output) dengan secara langsung dicatat sebagai absorbans atau transmitans.
108
f.
Rekorder atau pencatat tampilan Alat ini merupakan rangkaian terakhir dari instrumen ini yang berfungsi
sebagai pencatat atau mengeluarkan hasil analisis, hasilnya dapat terekam secara digital maupun yang sudah tercatat dalam kertas printer.
109
BAB III METODE PENELITIAN
3.1
Tempat dan Waktu Penelitian Penelitian ini dilaksanakan pada Maret-Agustus 2011, di Laboratorium
Kimia Pusat Laboratoriun Terpadu UIN Syarif Hidayatullah Jakarta.
3.2
Alat dan Bahan Alat yang digunakan adalah seperangkat alat gelas dan instrumen
spektrofotometer visible Ultrospec 100 pro λ 330-830 nm, spectral bandwith 8 nm, dengan sumber cahaya tungsten halogen dan detektor diode array. Bahan yang digunakan adalah bunga Kembang Sepatu (Hibiscus rosa sinensis L.) yang masih segar, bunga Rosella (Hibiscus sabdariffa L.) yang masih segar, pewarna makanan sintetik Red 3, pelarut air dan etanol, H2 O2, buffer sitrat pH 3, pH 4, dan pH 5.
3.3
Prosedur Penelitian Prosedur percobaan meliputi penyiapan bahan baku, ekstraksi dan uji
stabilitas warna. Pada tahap ekstraksi, bunga Kembang Sepatu dan bunga Rosella yang masih segar dipotong dengan ukuran 1 cm dan dihaluskan dengan mortar. Kemudian diekstraksi secara maserasi selama 120 menit menggunakan pelarut air dengan perbandingan 1 : 1 (gr sampel : mL pelarut)
(Inayati, 2009) pada
temperatur yang berbeda-beda (30 °C, 40 °C, 50 °C, 60 °C, 70 °C, 80 °C dan 90 °C). Hasil ekstraksi diuji absorbansinya dengan spektrofotometer pada panjang
110
gelombang 510-550 nm. Ekstrak etanol dilakukan dengan variasi konsentrasi etanol 20 %, 40 %, 60 %, 80 % dan 96 % pada suhu ruang. Tahap akhir adalah uji stabilitas warna terhadap pengaruh lingkungan. Diagram alir penelitian ditampilkan dalam Lampiran 1.
3.4 Uji Stabilias Warna 3.4.1
Pengaruh Temperatur Penyimpanan Sampel disimpan pada temperatur kamar yaitu pada temperatur 27 °C dan
pada temperatur dingin yaitu 9 °C. Setelah 2 hari dilakukan pengenceran yaitu dengan cara pigmen cair dilarutkan sebanyak 2 ml dalam 100 ml air kemudian diukur absorbansinya pada panjang gelombang maksimum dan dilakukan pengulangan sebanyak tiga kali. Dilakukan hal yang sama terhadap pewarna sintetik Red 3 sebagai pembanding.
3.4.2
Pengaruh Lama Penyinaran Matahari Sepuluh ml dari larutan dimasukkan ke dalam tabung reaksi kemudian
dijemur dibawah sinar matahari selama 6 jam dan setiap 3 jam sekali dilakukan pengukuran absorbansi pada panjang gelombang maksimum dan dilakukan pengulangan sebanyak tiga kali. Dilakukan hal yang sama terhadap pewarna sintetik Red 3 sebagai pembanding.
3.4.3
Pengaruh Lama Penyinaran Lampu Sepuluh ml larutan dimasukkan ke dalam tabung reaksi kemudian disinari
oleh lampu dengan kekuatan 25 watt selama 48 jam dan setiap 12 jam sekali
111
dilakukan pengamatan terhadap absorbansinya pada panjang gelombang maksimum dan dilakukan pengulangan sebanyak tiga kali. Dilakukan hal yang sama terhadap pewarna sintetik Red 3 sebagai pembanding.
3.4.4
Pengaruh Waktu Penambahan Oksidator Sepuluh ml dari larutan masing-masing dimasukkan ke dalam tabung
reaksi dan ditambahkan oksidator H2O2 sebanyak 1 ml. Kemudian setiap 3 jam sekali selama 6 jam dilakukan pengukuran absorbansi pada panjang gelombang maksimum dan dilakukan pengulangan sebanyak tiga kali. Dilakukan hal yang sama terhadap pewarna sintetik Red 3 sebagai pembanding.
3.4.5
Pengaruh Penambahan pH Ekstrak pigmen dibuat dalam 3 tingkatan keasaman (pH: 3, 4 dan 5).
Sampel pigmen sebanyak 2 ml dilarutkan dalam 100 ml buffer asam sitrat sesuai dengan variasi pH. Kemudian dilakukan pengukuran absorbansi pada panjang gelombang maksimum dan dilakukan pengulangan sebanyak tiga kali. Dilakukan hal yang sama terhadap pewarna sintetik Red 3 sebagai pembanding.
112
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1
Optimasi Ekstraksi Pada tahap ini dilakukan optimasi metode ekstraksi, dengan cara maserasi
menggunakan pelarut air dan etanol. Ekstraksi dengan metode maserasi didasarkan pada sifat kelarutan dari komponen di dalam pelarut yang digunakan. Metode maserasi juga mudah dilakukan sehingga bisa langsung diaplikasikan dalam industri rumah tangga. Pemilihan pelarut yang digunakan adalah air dan etanol. Hal ini karena air merupakan pelarut polar, sehingga air dapat larut atau bercampur dengan senyawa polar atau mempunyai nilai kepolaran yang hampir sama. Air juga merupakan pelarut yang aman untuk dikonsumsi. Begitu pula dengan etanol yang mempunyai kepolaran yang hampir sama dengan air. Karena ekstrak yang akan diambil berupa antosianin yang merupakan senyawa polar, sehingga antosianin dapat bercampur atau larut dalam pelarut air dan etanol. Waktu yang dibutuhkan dengan metode maserasi ini adalah 120 menit, karena menurut penelitian yang telah dilakukan oleh Inayati (2009) tentang ekstraksi bunga Kembang Sepatu dengan variasi lamanya waktu maserasi didapatkan nilai absorbansi maksimum pada waktu 120 menit. Begitu pula dengan perbandingan yang digunakan antara sampel dengan pelarut adalah 1:1 karena dihasilkan nilai absorbansi yang maksimum (Inayati, 2009). Maserasi dengan pelarut air menggunakan variasi temperatur 30 °C, 40 °C, 50 °C, 60 °C, 70 °C, 80 °C dan 90 °C. Adapun hasil pengukuran
113
spektrofotometer visibel dari ekstrak bunga Kembang Sepatu dan Rosella menggunakan pelarut air ditampilkan dalam Gambar 13.
Pelarut air
1.2
Kembang Sepatu 530 nm Rosella 520 nm
Absorbansi
1 0.8 0.6 0.4 0.2 0 30°
40°
50°
60° Suhu
70°
80°
90°
Gambar 13. Hubungan absorbansi dengan variasi temperatur maserasi bunga Kembang Sepatu dan Rosella.
Dari Gambar 13 dapat dilihat terjadinya peningkatan dan penurunan nilai absorbansi yang dihasilkan. Untuk bunga Kembang Sepatu, nilai absorbansi naik dari 30 °C - 40 °C, kenaikan nilai absorbansi menunjukkan kenaikan intensitas warna yang terekstrak. Kemudian turun pada temperatur 60 °C penurunan nilai absorbansi menunjukkan penurunan intensita warna (zat warna yang tereksrak turun). Lalu naik kembali pada temperatur 90 °C hingga mencapai nilai absorbansi maksimum sebesar 0,920. Nilai absorbansi maksimum pada temperatur 90 °C untuk bunga Kembang Sepatu sebesar 0,920 dan bunga Rosella sebesar 0,987. Sehingga, untuk langkah selanjutnya yang digunakan adalah kondisi optimum ini. Jika melihat hasil tersebut, hal ini sesuai dengan penelitian yang telah dilakukan oleh Mardiah (2010), dengan membandingkan temperatur ekstraksi antara temperatur kamar dengan temperatur 60 °C didapatkan hasil ekstrak terbaik pada temperatur 60 °C, karena semakin tinggi temperatur ekstraksi maka
114
kecepatan perpindahan massa dari solut ke solven akan semakin tinggi karena temperatur mempengaruhi nilai koefisien transfer massa dari suatu komponen. Proses pelarutan senyawa antosianin dari bunga Kembang Sepatu menggunakan pelarut air melalui membrane semipermeabel dalam hal ini adalah dinding sel merupakan proses untuk menghentikan osmosis yang disebut sebagai tekanan osmotik (π). sesuai dengan persamaan di bawah ini, π = MRT
dimana, π M R T
= tekanan osmotik = molaritas larutan = konstanta gas (0,0821 L.atm/k.mol) = temperatur
Persamaan di atas menunjukkan bahwa tekanan osmotic berbanding lurus dengan temperatur, sehingga semakin tinggi temperatur semakin tinggi tekanan osmotik yang menyebabkan perpindahan massa dari solut ke solven semakin cepat. Pada penggunaan pelarut etanol dengan variasi konsentrasi 20 %, 40 %, 60 %, 80 % dan 96 % dari Gambar 14 terlihat peningkatan nilai absorbansi sesuai
Absorbansi
dengan kenaikan konsentrasi etanol.
0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0
Pelarut Etanol
Kembang Sepatu 530 nm Rosella 540 nm
20%
40% 60% 80% Konsentrasi etanol
96%
Gambar 14. Hubungan absorbansi dengan variasi konsentrasi etanol terhadap bunga Kembang Sepatu dan Rosella.
115
Pada konsentrasi 20 % nilai absorbansi bunga Kembang Sepatu adalah 0,359 dan Rosella adalah 0,535. Kemudian nilai absorbansi meningkat dan didapatkan nilai absorbansi optimum pada konsentrasi 96 %, dengan nilai absorbansi bunga Kembang Sepatu sebesar 0,684 dan Rosella sebesar 0,664. Nilai absorbansi yang meningkat ini menandakan banyaknya konsentrasi pigmen yang terekstrak. Etanol dengan konsentrasi 75 % dan 96 % sering digunakan sebagai pelarut dalam sebuah penelitian. Namun dalam penelitian ini, ekstraksi antosianin dengan etanol 96 % menunjukkan hasil yang lebih baik daripada dengan etanol 75 %. Oleh sebab itu, pada pengujian stabilitas zat warna ekstrak bunga Kembang Sepatu dan bunga Rosella menggunakan konsentrasi etanol 96 %. Hasil ini dapat diperkuat oleh penelitian Wijaya, et al (2001) tentang ekstraksi pigmen dari kulit buah rambutan. Hal ini disebabkan tingkat kepolaran antosianin hampir sama dengan etanol 95 % sehingga dapat larut dengan baik pada etanol 95 %. Hal ini dapat dijelaskan bahwa besar konsentrasi (M) etanol berpengaruh terhadap perpindahan massa dari solute ke solven sesuai dengan persamaan π = MRT.
4.2
Uji Stabilitas Zat Warna Setelah didapatkan hasil dari ekstraksi, yaitu maserasi dengan pelarut air
pada temperatur 90° C, sedangkan untuk pelarut etanol dimaserasi pada konsentrasi 96%. Kemudian dilanjutkan dengan uji stabilitas zat warna dari bunga Kembang Sepatu, bunga Rosella dengan berbagai pengaruh lingkungan seperti
116
cahaya, pH dan oksidator. Selain itu dilakukan pengukuran terhadap pewarna makanan sintetik yang dijadikan sebagai pembanding, yaitu Karmoisin atau red 3.
4.2.1
Pengaruh Temperatur Penyimpanan Pada uji stabilitas warna dengan pengaruh lama penyimpanan ekstrak
dilakukan selama 48 jam. Intensitas warna setelah penyimpanan dengan pelarut air dan pelarut etanol menunjukkan perubahan baik pada temperatur 27 °C maupun temperatur 9 °C. Perubahan yang terjadi ditandai dengan perubahan nilai absorbansi. Tabel 4. Persentase perubahan nilai absorbansi karena pengaruh temperatur penyimpanan. Penyimpanan
9 °C 27 °C
Bunga Kembang Sepatu (%) a b 12.04 1.49 38.55 5.97
Bunga Rosella (%) a 10.37 37.78
b 13.51 20.27
Pewarna red 3 (%) a b * * * *
a
pelarut air dan b pelarut etanol * Persentase nilai absorbansi sangat kecil
Lama penyimpanan dengan kondisi yang berbeda dapat meningkatkan nilai absorbansi zat warna ekstrak bunga Kembang Sepatu dan bunga Rosella. Persentase ekstrak air bunga Kembang Sepatu pada 9 °C dan 27 °C masingmasing sebesar 12,1 % dan 38,6 %. Persentase ekstrak air bunga Rosella masingmasing sebesar 10,37 % dan 37,78 %. Jika dibandingkan dengan temperatur penyimpanan, persentase nilai absorbansi pada temperatur 27 °C lebih besar dibandingkan pada temperatur 9 °C (Tabel 4). Begitu pula dengan ekstrak yang menggunakan pelarut etanol yang mengalami perubahan persentase absorbansi setelah penyimpanan. Persentase nilai absorbansi ekstrak etanol pada temperatur penyimpanan 27 °C lebih besar
117
dibandingkan pada temperatur 9 °C. Persentase nilai absorbansi pada temperatur 27 °C dari ekstrak bunga Kembang Sepatu dan bunga Rosella masing-masing sebesar 5,97 % dan 20,27 % (Tabel 4). Dari kedua data tersebut diketahui bahwa nilai absorbansi lebih tinggi terjadi pada penyimpanan dengan temperatur 27 °C dibandingkan pada temperatur 9 °C. Hal ini sesuai dengan penelitian yang telah dilakukan oleh McLellan dan Cash (1979), penyimpanan pada temperatur 1,6 °C merupakan kondisi yang paling baik dibandingkan dengan temperatur 18,3 °C dan 37,2 °C. Perubahan saat penyimpanan dimungkinkan karena: 1) Reaksi kopigmentasi, 2) Diduga ekstrak masih mengandung enzim polifenolase yang mengkatalis reaksi pencoklatan. Hal tersebut yang menyebabkan kenaikan intensitas warna. Penyimpanan pada temperatur 1,6 °C dapat menghambat reaksi tersebut. Namun, jika dibandingkan dengan kedua ekstrak bunga tersebut, persentase perubahan nilai absorbansi pada pewarna makanan sintetik red 3 sangatlah kecil. Persentase nilai sangat kecil ini menandakan tidak terjadi perubahan yang berarti atau mempunyai nilai absorbansi yang relatif stabil. Hal ini bisa disebabkan karena pewarna makanan sintetik yang beredar di pasaran sudah diformulasi agar dapat tahan lama dan stabil pada berbagai macam kondisi juga karena tidak ada senyawa pengganggu serta senyawanya lebih murni (Cevallos, et al, 2004).
4.2.2
Pengaruh Lama Penyinaran Matahari Sinar merupakan salah satu faktor yang dapat mempengaruhi stabilitas
antosianin. Sinar matahari merupakan salah satu kondisi yang menyebabkan
118
terjadinya perubahan warna. Benda-benda di sekitar manusia jika diamati akan terlihat bahwa benda-benda tersebut akan mengalami perubahan warna lebih cepat dengan benda-benda yang tidak terkena sinar matahari langsung. Begitu pula dengan zat warna dari ekstrak bunga Kembang Sepatu dan Rosella. Tabel 5. Persentase perubahan nilai absorbansi akibat lama penyinaran matahari.
Bunga Kembang Sepatu (%) Bunga Rosella (%) Pewarna red 3 (%)
Pelarut air (0-3 jam) (0-6 jam) 37.59 63.02 9.44 11.03 0.16 0.16
Pelarut etanol (0-3 jam) (0-6 jam) * 12.82 * * * 0.16
* Persentase nilai absorbansi sangat kecil Pengaruh sinar terhadap perubahan zat warna antosianin ekstrak air dan ekstrak etanol bunga Kembang Sepatu dan bunga Rosella ditampilkan dalam Tabel 5. Dari Tabel 5, baik ekstrak air dan ekstrak etanol bunga Kembang Sepatu dan bunga Rosella mengalami perubahan, sedangkan untuk pembanding pewarna sintetik red 3 cenderung lebih stabil. Perubahan tersebut disajikan dalam bentuk persentase kenaikan nilai absorbansi dari kedua ekstrak. Ekstrak air bunga Kembang Sepatu setelah 6 jam mempunyai persentase perubahan sebesar 63,02 % dan ekstrak bunga Rosella sebesar 11,03 %. Ekstrak etanol bunga Kembang Sepatu sebesar 12,28 % sedangkan ekstrak bunga Rosella mempunyai persentase yang sangat kecil bahkan minus karena nilai absorbansi yang turun setelah 6 jam. Hal ini adalah mungkin bahwa, di hadapan cahaya, kenaikan absorbansi dicapai lebih cepat karena adanya stabilisasi ditingkatkan dari molekul antosianin karena eksitasi dari kation flavylium (Cevallos, et al, 2004). Dapat dijelaskan pula pada penelitian terhadap stabilitas kulit manggis yang dilakukan oleh Samsudin dan Khoiruddin (2011), adanya sinar matahari
119
menyebabkan absorbansi semakin besar dengan lamanya penyinaran matahari. Hal ini disebabkan, matahari adalah sumber sinar utama untuk bumi dan atmosfir yang memiliki besaran energi. Energi yang datang dari matahari disebut insolasi. Insolasi ini tediri atas sinar-sinar radiasi yang tersusun dari bermacam-macam panjang gelombang. Sinar dengan panjang gelombang lebih pendek akan menghasilkan efek fitokimia tertentu dan mampu mempercepat proses oksidasi biomolekul juga proses kematangan buah (terjadi perubahan warna pada buah).
4.2.3
Pengaruh Lama Penyinaran Lampu
Tabel 6. Persentase nilai absorbansi karena lama penyinaran lampu. Ekstrak Bunga Kembang Sepatu (%) Bunga Rosella (%) Pewarna red 3 (%)
Pelarut air (0-48 jam) 52.45 14.46 2.48
Pelarut etanol (0-48 jam) 30.33 1.36 4.04
Pada pengaruh lama penyinaran lampu, nilai absorbansi ekstrak air bunga Kembang Sepatu mempunyai kecenderungan meningkat setelah pengukuran 48 jam sebesar 52,45 % (Tabel 6). Sedangkan ekstrak air bunga Rosella mempunyai persentase lebih kecil dari nol karena nilai absorbansi awal lebih besar dari absorbansi akhir (dapat dilihat pada Lampiran 3). Untuk ekstrak etanol bunga Kembang Sepatu terjadi kenaikan nilai absorbansi sebesar 30,33 %, sedangkan bunga Rosella sebesar 1,36 % (Tabel 6). Terjadinya perubahan nilai absorbansi karena pemaparan sinar lampu menyebabkan pula perubahan warna pada kedua ekstrak. Sehingga panjang gelombang yang dihasilkan menjadi turun. Hal ini disebabkan karena antosianin memiliki kecenderungan yang kuat mengabsorbsi sinar tampak dan energi radiasi
120
sinar menyebabkan efek fotokimia pada spektrum tampak dan mengakibatkan perubahan warna (Lidya, et al, 2001). Selain nilai absorbansi, penampilan fisik dari ekstrak dapat terukur dari kekentalan, perubahan bau, timbulnya jamur dan endapan. Ekstrak Kembang Sepatu dan bunga Rosella dengan pelarut air menunjukkan perubahan yang lebih
nyata. Ekstrak mulai mengalami perubahan pada waktu 24 jam dan semakin nyata pada waktu 48 jam (Lampiran 2). Kekentalan yang terjadi pada ekstrak bunga Rosella dengan pelarut air berdasarkan percobaan yang telah dilakukan, ekstrak bunga Rosella yang diperoleh melalui proses ekstraksi secara maserasi dengan
pelarut air, diduga masih banyak mengandung gum dan gula. Hal tersebut menyebabkan ekstrak memiliki tekstur yang padat dan lengket. Ekstraksi dengan pelarut etanol 95 % digunakan untuk mengikat gum dan gula yang masih terekstrak (Catrien, 2009).
4.2.4
Pengaruh Waktu Penambahan Oksidator Pengujian selanjutnya pada perlakuan penambahan oksidator. Oksidator
yang digunakan berupa hidrogen peroksida, yang merupakan oksidator lemah. Peningkatan waktu penambahan oksidator menyebabkan terjadinya degradasi warna (Lampiran 2). Hasil analisa dengan menggunakan spektrofotometer setelah dilakukan pengukuran selama 6 jam, didapatkan nilai absorbansi yang menurun pada kedua ekstrak bunga dengan pelarut air dan etanol (Gambar 15).
121
0.8
Pelarut Air Absorbansi
Absorbansi
1.5 1 0.5
Pelarut Etanol
0.6 0.4 0.2
0
0 0 jam
3 jam 6 jam Waktu Kembang Sepatu Rosella red 3
0 jam Kembang Sepatu
3 jam Waktu Rosella
6 jam p.e.red 3
Gambar 15. Hubungan absorbansi dengan pengaruh oksidator ekstrak Kembang Sepatu, bunga Rosella dan pewarna sintetik Red 3.
Besarnya persentase perubahan nilai absorbansi karena waktu penambahan hidrogen peroksida ditampilkan pada Tabel 7. Table 7. Persentase penurunan nilai absorbansi akibat penambahan oksidator. Ekstrak Kembang Sepatu Rosella Pewarna Red 3
Pelarut air (%) (0-3 jam) (0-6 jam) 10.55 40.95 45.6 48.4 0.29 1.31
Pelarut etanol (%) (0-3 jam) (0-6 jam) 7.95 12.5 45.46 79.09 0.15 0.73
Dari Tabel 7 di atas dapat dilihat, terjadinya penurunan nilai absorbansi dari semua sampel (kecuali ekstrak etanol bunga Kembang Sepatu pada waktu 3 jam), ditandai dengan persentase yang bernilai negatif. Untuk ekstrak air bunga Kembang Sepatu dan bunga Rosella masing-masing menurun sebesar 40,95 % dan 48,4 %. Hal yang sama terjadi pula pada ekstrak etanol bunga Kembang Sepatu dan bunga Rosella. Penurunan yang terjadi baik pada bunga Kembang Sepatu dan bunga Rosella masing-masing sebesar 12,5 % dan 79,09 %. Penurunan nilai absorbansi ini sebanding dengan penurunan intensitas warna (warna ekstrak menjadi semakin pudar).
122
Berkurangnya intensitas warna akibat penambahan oksidator diakibatkan penyerangan pada gugus reaktif pemberi warna oleh oksidator, sehingga gugus reaktif yang memberikan warna berubah menjadi tidak memberi warna. Oksidator dalam larutan menyebabkan kation flavilium yang berwarna merah kehilangan proton dan berubah menjadi karbinol yang tidak memberikan warna. Gambar 16 merupakan reaksi yang terjadi antara antosianin dengan hidrogen peroksida. Dimana antosianin atau antosianidin yang tidak mengandung gugus-gugus hidroksil bebas dan terikat bersebelahan, bereaksi dengan hidrogen peroksida menghasilkan turunan asam benzoat. Reaksi penguraian oleh hidrogen peroksida ini terjadi karena pemutusan ikatan antara atom C-2 dan atom C-3 dari cincin piroksinum. OH
OH O
HO
O+
HO
O
H2O2
C C
OGlu
O
Glu
O
OH
OH
HO
OH
+ CH2CO2 H
HO2 C
OH
+
C6H12O6
OH
Asam arilasetat
Asam p-hidroksi benzoat
Gambar 16. Reaksi yang terjadi karena penambahan hidrogen peroksida. (Sumber: Achmad, 1986)
123
4.2.5
Pengaruh Penambahan pH Faktor lain yang mempengaruhi stabilitas antosianin adalah pH. Dari
penelitian yang telah dilakukan dapat diukur nilai absorbansinya. Pembacaan nilai absorbansi untuk semua sampel mengalami penurunan dengan meningkatnya nilai pH, dari nilai pH 3 sampai nilai pH 5. Hal ini berlaku untuk ekstrak yang menggunakan pelarut air maupun pelarut etanol.
Pelarut air
0.6
Kembang Sepatu Rosella red 3
1.2
Pelarut etanol Kembang Sepatu Rosella p.e.red 3
1 Absorbansi
Absorbansi
0.8
0.8 0.6
0.4
0.4
0.2
0.2
0
0 awal
pH 3 pH pH 4
pH 5
awal
pH 3 pH pH 4
pH 5
Gambar 17. Grafik hubungan absorbansi dengan penambahan buffer pH ekstrak bunga Kembang Sepatu, bunga Rosella dan pewarna sintetik Red 3.
Dari Gambar 17 dapat dilihat nilai absorbansi ekstrak air dan ekstrak etanol bunga Kembang Sepatu dan bunga Rosella meningkat pada pH 3. Peningkatan pada ekstrak air bunga Kembang Sepatu dan bunga Rosella masingmasing sebesar 56,08 % dan 48,04 %. Penurunan warna kemudian terjadi pada pH 4 dan pH 5. Pada pH 4 dan pH 5 kation flavilium yang berwarna merah akan terhidrasi menjadi karbinol yang tidak berwarna (Cevallos & Zevallos, 2003). Juga telah dilakukan penelitian oleh Laleh, et. al (2006) terhadap stabilitas antosianin dari buah Berberies terhadap pengaruh pH, dengan meningkatnya nilai pH menyebabkan kerusakan nyata terhadap antosianin dari sampel Berberies tersebut. Garam flavilium hanya stabil pada kondisi asam. Garam ini kehilangan proton dalam kondisi basa dan berubah bentuk menjadi basa kuinodal, yang
124
merupakan pigmen yang tidak stabil, dan dengan cepat terikat dengan air dan mempunyai bentuk senyawa tak berwarna bernama kromenol. Perubahan reaksi yang terjadi akibat penambahan pH ditampilkan dalam Gambar 18. Secara umum, pH di bawah 2, antosianin berada pada bentuk kation flavilium merah. Ketika pH >2, terjadi pelepasan cepat proton dari pewarna merah atau bentuk kuinonoidal biru. Kemudian, kation flavilium berubah dari hidrat menjadi karbinol atau pseudobase tak berwarna, sebanding dengan pembukaan bentuk calkon, yang tidak berwarna juga. R1
R1 O
HO
OH
O
HO R2
O
B
+
R2
H+
A
OH-
O-Gly
O-Gly
O-Gly
O-Gly
Quinoidal base: blue pH = 7
Flavylium cation (oxonium form): orange to purple, pH = 1 +H 2 O/-H +
R1
R1 OH
OH OH
HO
HO
OH O
O
R2
R2
O-Gly O-Gly
O-Gly O-Gly
Chalcone: colorless pH = 4.5
Carbinol pseudo-base (hemiketal form): colorless pH = 4.5
Gambar 18. Perubahan struktur akibat pengaruh penambahan buffer pH (Sumber: Lee, et. al, 2005).
125
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan 1. Bunga Kembang Sepatu dan bunga Rosella dapat terekstrasi dengan baik dengan metode maserasi menggunakan pelarut air pada kondisi optimum dengan temperatur 90°C dan etanol pada kondisi optimum dengan konsentrasi 96 %. 2. Uji stabilitas warna: a. Lama penyimpanan dapat meningkatkan persentase nilai absorbansi pada ekstrak air pada temperatur 9 °C dan 27 °C bunga Kembang Sepatu masing-masing sebesar 12,1 % dan 38,6 % dan bunga Rosella masingmasing 10,37% dan 3,8%. Sedangkan ekstrak etanol pada temperatur 9 °C dan 27 °C bunga Kembang Sepatu masing-masing sebesar 1,49 % dan 5,97 % dan bunga Rosella masing-masing 13,51 % dan 20,27 %. b. Lama penyinaran matahari dapat meningkatkan nilai absorbansi ekstrak air bunga Kembang Sepatu dan bunga Rosella masing-masing sebesar 63,02 % dan 12,82 % sedangkan ekstrak etanol masing-masing sebesar 11,03 % dan 11,21 %. c. Lama penyinaran lampu dapat mempengaruhi stabilitas zat warna ekstrak air bunga Kembang Sepatu dan bunga Rosella dengan perubahan persentase nilai absorbansi masing-masing sebesar 52,45 % dan 14,46 % sedangkan ekstrak etanol masing-masing sebesar 30,37 % dan 1,36 %.
126
d. Lama waktu penambahan oksidator mengakibatkan perubahan yang ditunjukkan dengan penurunan persentase ekstrak air bunga Kembang Sepatu dan bunga Rosella masing-masing sebesar 40,95 % dan 48,4 %, sedangkan ekstrak etanol bunga Kembang Sepatu dan bunga Rosella masing-masing sebesar 12,5 % dan 79,09 %. e. Nilai pH mempengaruhi stabilitas zat warna ekstrak Bunga Kembang Sepatu dan bunga Rosella. Semakin naik nilai pH, semakin turun nilai absorbansi yang dihasilkan. Pada pH 3, pH 4 dan pH 5 nilai absorbansi dari ekstrak air bunga Kembang Sepatu masing-masing sebesar 0,639, 0,398 dan 0,281, sedangkan untuk bunga Rosella masing-masing sebesar 0,416, 0,177 dan 0,068. Nilai absorbansi untuk ekstrak etanol pada pH 3, pH 4 dan pH 5 dari bunga Kembang Sepatu masing-masing sebesar 0,973, 0,439 dan 0,159, sedangkan untuk bunga Rosella masing-masing sebesar 0,456, 0,193 dan 0,048.
5.2 Saran Perlu dilakukan pengujian lanjut untuk mengenai formulasi bahan agar ekstrak bunga Kembang Sepatu dan bunga Rosella dapat dijadikan sebagai pewarna alami makanan dalam bentuk serbuk. Selain itu, untuk memaksimalkan percobaan selanjutnya perlu dilakukan pula uji stabilitas sifat fisika,sifat kimia dan mikrobiologi dari ekstrak serbuk tersebut.
127
DAFTAR PUSTAKA Achmad, S. A. 1986. Kimia Organik Bahan Alam. Jakarta: Karunika. Universitas Terbuka. Ali. B, Naser. W, and Gerald. B. 2005. Phytohemical, Phamacological and Toxicological Aspect of Hibiscus sabdariffa L.: A Review. Phytother. Res. (19): 369-375. Anonimous. 2011. Bahaya Efek Samping Pewarna Buatan. Innity Digital Media Vantage. Diakses pada 25 Oktober 2011. Anonimous. Carmoisine. http://chemicalland21/.../carmoisine. Diakses pada 26 Juni 2011, pk 10:07 WIB. Cahyadi, W. 2005. Analisis dan Aspek Kesehatan Bahan Tambahan Pangan. Bumi Aksara. Jakarta. Catrien. 2009. Pengaruh Kopigmentasi Pewarna Alami Antosianin dari Rosela (Hibiscus Sabdariffa L.) dengan Rosmarinic Acid Terhadap Stabilitas Warna pada Model Minuman Ringan. Skripsi. Fakultas Teknologi Pertanian. Institut Pertanian Bogor. Cevallos-Casals, B. A., and Cisneros-Zevallos, L. 2004. Stability of anthocyninbased aqueos extracts of Andean purple corn and red-fleshed sweet potato compared to synthetic and natural colorant. Food Chemistry, Vol. (86): 6977. Elsevier. Chanayath, N., Lhieochaipant, S., and Phutrakul, S. 2002. Pigment Extraction Techniques from the Leaves of Indigofera tinctoria Linn. and Baphicacanthus cusia Brem. and Chemical Structure Analysis of Their Major Components. CMU Journal Vol. 1(2) Chiang Mang University, Chiang Mai 50200, Thailand. Chattopadhyay, P., Chatterjee, S., and K, Sen, S. 2008. Biotechnological potential of natural food grade biocolorants. Review. African Journal of Biotechnology Vol. 7, No. 1, 2972-2985, September. Cheynier V. Flavonoids in Wine. 2006. In Flavonoids: Chemistry, Biochemistry and Applications, Andersen, Ø. M., Markham, K. R., Eds., CRC Press: Boca Raton, 263–319. Depkes. 1985. Zat Warna Tertentu yang Dinyatakan Sebagai Bahan Berbahaya. Permenkes RI NO :239/Men.Kes/Per/V/85. Depkes. 1988. Penggolongan Bahan Tambahan Pangan. Permenkes RI NO. 722/Menkes/Per/IX/88.
128
Femelia, W. 2009. Analisa Penggunaan Zat Warna pada Keripik Balado yang Dipoduksi di Kecamatan Payakumbuh Barat Tahun 2009. Skripsi Universitas Sumatera Utara. Fessenden. 1986. Kimia Organik, 3 rd ed, Jilid 2. Erlangga. Jakarta. Giacarini, G.M. 2008. Effect of High Hydrostatic Pressure and Thermal Processing on Cranberry Juice. Thesis. The State University of New Jersey. New Burnswick, New Jersey. Gonzales-Palomares. S, Maria. E, Juan. F, and Isaac. A. 2009. Effect of the Temperature on the Spray Drying of Roselle Extracts (Hibiscus sabdariffa L.). Plant Foods Hurn Nutr (64): 62-67. Hubbermann, E. M, Anja, H, Heiko, S, and Kasin, S. 2006. Influence of acid, salt, sugars, and hydrocolloids on the colour stability of anthocyanin rich black currant and elderberry concentrates. Eur Food Res Technol (223): 83-90. Indraswari, A. 2008. Optimasi Pembuatan Ekstrak Daun Dewandaru (Eugenia uniflora L.) Menggunakan Metode Maserasi dengan Parameter Kadar Total Senyawa Fenolik Dan Flavonoid. Skripsi. Universitas Muhammadiyah Surakarta. Inayati, Y. D. 2009. Pembuatan Kertas Indikator Asam Basa dari Bunga Kembang Sepatu (Hibiscus rosa-sinensis L). Valensi (1): 246-251. Iqbal, M., dan Sulityorini, E. Kembang Sepatu (Hibiscus rosa-sinensis L). 2009. CCRC Farmasi UGM. 27 Januari 20011, pk. 18.00 WIB. Jordheim, M. 2007. Isolation, Identification and Properties of Pyranoanthocyanins and Anthocyanin Forms. Disertation. University of Bergen. Jothi, D. 2008. Extraction of Natural Dyes from African Marigold Flower (Tagetes erecta L) for Textile Coloration. AUTEX Reserch Journal, Vol. 8, No. 2, June. Kim, D. H., Kim, J. H., Bae, S. E., Soe, J. H., Oh, T. K., and Lee, C. H. 2005. Enhancement of Natural Pigment Extraction Using Bacillus species Xylanase. Journal Agriculture. Food Chemistry. Kustyawati, M. E, dan Sulastri, R. 2008. Pemanfaatan Hasil Tanaman Hias Rosella Sebagai Bahan Minuman. Prosiding Seminar Nasional Sains dan Teknologi-II 2008. Laleh, G. H., Frydoonfar, H., Heidary, R., Jameei, R., and Zare, S. 2006. The Effect of Light, Temperatur, pH, and Species on Stability of Anthocyanin
129
Pigment in Four Berberies Species. Pakistan Journal of Nutrition, Vol. 5, No. 1: 90-92. Lee, J., Durst, R. W., and Wrolstad, R. E. 2005. Determination of Total monomeric Anthocyanin Pigment Content of Fruit Juices, Beverages, Natural Colorants, and Wines by the pH Differential Method: Collaborative Study. Jurnal of AOAC International Vol. 88, No. 5: 1269-1278. Lydia S. Wijaya, Simon B. Widjanarko, Tri Susanto. 2001. Ekstraksi dan Karakterisasi Pigmen dari Kulit Buah Rambutan (Nephelium Lappaceum). Var. Binjai Biosain, Vol. 1 No. 2, hal. 42-53 Mardiah. 2010. Ekstraksi Kelopak Bunga dan Batang Rosella (Hibiscus sabdariffa L.) sebagai Pewarna Alami. Fakultas Agribisnis. Universitas Juanda. McLellan, M. R. and Cash, J. N. 1979. Application of Anthocyanins as Colorants for Maraschino-Type Cherries. Journal of Food Science 44 (2): 483-487. Mortensen, A. Carotenoids and other pigment as natural colorant. 2006. Pure Appl. Chem., Vol. 78, No. 8: 1477-1491. Ojeda, D, Enrique, J, Alejandro, Z, Armando, H, Jaime, T and Laura, A. 2010. Inhibition of angiotensin convertin enzyme (ACE) activity by the anthocyanins delphinidin- and cyanidin-3-O-sambubiosides from Hibiscus sabdariffa. Journal of Ethnopharmacoloy 127: 7-10. Pieatta, G. P. Flavonoids as antioxidants. J. Nat. Prod. 2000, 63, 1035–1042. Plantanamor.com/kembangsepatu. 2008. Diakses pada 6 Februari 2011. -/rosella. 2008. Diakses pada 6 Februari 2011. Samsudin, A. S dan Khoiruddin. 2011. Ekstraksi dan Filtrasi Membran dan Uji Stabilitas Zat Warna dari Kulit Manggis (Garcinia mangostana). Fakultas Teknik Diponegoro. Saputra, Y, E. 2009. Spektrofotometri. 25 Agustus: 1 www.chemistry.org/../spektrofotometri. 2 Maret 2011, pk. 20.02 WIB.
hlm.
Segura-Carretero, A., et al. 2008. Selective extraction, separation, and identification of anthocyanins from H. sabdariffa. L, using solid phase extraction-capillary electrophoresis-mass spectrometry (time-offlight/nontrap). Journal of Electrophoresis., Vol. 29, No. 13: 2852-2861, July. Silva, G. F., Felix, M. C,. Gamara, A. L., Oliviera and Cabral, F. A. 2008. Extraction of Bixin from Annato Seeds Using Supercritical Carbon Dioxide.
130
Brazilian Journal of Chemical Engineering. Vol. 25, No. 02: 419-426, AprilJune. SNI. 01-0222-1995. Bahan Tambahan Makanan. 1995. Badan Standar Nasional. Tanaka, Y., Sasaki, N., and Ohmiya, A. 2008. Biosynthesis of plant pigments: athocyanins, betalains, and carotenoids. The plant journal Vol. 54: 733-749. Trivellini, A, P. Vernieri, A. Ferranto and G. Serra. 2007. Physiological Characterization of Flower Senescence in Long Life and Ephemeral Hibiscus (Hibiscus rosa-sinensis L.). Acta Hort. 755, 457-464. Underwood. 2001. Analisis Kima Kuantitatif. Erlangga. Jakarta. Ukuweze, N. N, C. A. Nwadinigwe, C. O. B. Okoye and F. B. C. Okoye. 2009. Potentials of 3, 31, 41, 5, 7-pentahydroxyflavylium of Hibiscus rosa-sinensis L. (Malvaceae) flowers as ligand in the quantitative determination of Pb, Cd and Cr. Physical Science 4 (2): 058-062. Wijaya, Lydia S., Simon B. Widjanarko, Tri Susanto. 2001. Ekstraksi dan Karakterisasi Pigmen dari Kulit Buah Rambutan (Nephelium lappaceum). Var. Binjai Biosain, Vol. 1 No. 2, hal. 42-53 Winarno. 1992. Kimia Pangan dan Gizi, Ed.6. Gramedia Pustaka Utama. Jakarta. Xavier, M. F., Lopes, T. J., Quadri, M. G. N., and Quadri, M. B. 2008. Extraction of Red Cabbage Anthocyanins: Optimization of the Operation Conditions of the Column Process. Brazz.arch. biol. Technol. Vol. 51, No. 1: 143-152, Jan/Feb.
131
Lampiran 1 Diagram alir metode penelitian 1. Optimasi ekstraksi
Sampel kelopak bunga diris kecil-kecil dan ditumbuk
Ditimbang sampel yang telah halus Perbandingan 1:1
Ditambahkan dengan pelarut air
Dimaserasi selama 2 jam dengan variasi suhu 30°-90°C
Ditambahkan dengan pelarut etanol Dimaserasi selama 2 jam pada suhu ruang dengan variasi konsentrasi 20 %, 40 %, 60 %, 80 %, 96 %
Disaring untuk mendapatkan ekstrak Ampas
Diukur nilai absorbansi dengan spektro UV-Vis
Uji stabilitas zat warna 1. Pengaruh penyimpanan 2. Pengaruh sinar matahari 3. Pengaruh sinar lampu 4. Pengaruh oksidator 5. Pengatuh pH
132
Lampiran 2 Uji stabiltas zat warna 1.
Pengaruh penyimpanan Pelarut air
Pelarut etanol
1. Hibiscus rosa-sinensis L
1. Hibiscus rosa-sinensis L
0 jam
0 jam
48 jam
2. Hibiscus sabdariffa L
2. Hibiscus sabdariffa L
0 jam
2.
48 jam
0 jam
48 jam
Pengaruh sinar matahari Pelarut air
Pelarut etanol
1. Hibiscus rosa-sinensis L
0 jam
6 jam
0 jam
6 jam
2. Hibiscus sabdariffa L
2. Hibiscus sabdariffa L
0 jam
1. Hibiscus rosa-sinensis L
6 jam
0 jam
6 jam
133
3.
Pengaruh sinar lampu Pelarut air
Pelarut etanol
1. Hibiscus rosa-sinensis L
0 jam
48 jam
2. Hibiscus sabdariffa L
0 jam
4.
48 jam
1. Hibiscus rosa-sinensis L
0 jam
48 jam
2. Hibiscus sabdariffa L
0 jam
48 jam
Pengaruh oksidator Pelarut air
Pelarut etanol
3. Hibiscus rosa-sinensis L
0 jam
6 jam
4. Hibiscus sabdariffa L
0 jam
6 jam
1. Hibiscus rosa-sinensis L
0 jam
6 jam
2. Hibiscus sabdariffa L
0 jam
6 jam
134
5.
Pengaruh pH Pelarut air
Pelarut etanol
5. Hibiscus rosa-sinensis L
Sebelum setelah penambahan pH penambahan pH pH 3 pH 4 pH 5 6. Hibiscus sabdariffa L
Sebelum penambahan pH
pH 3
pH 4
pH 5
3. Hibiscus rosa-sinensis L
Sebelum pH 3 pH 4 penambahan pH 4. Hibiscus sabdariffa L
Sebelum pehambahan pH
pH 3
pH 4
pH 5
pH 5
135
Lampiran 3. Tabel Nilai Absorbansi
1.
Optimasi Ekstraksi
Temperatur
Pelarut Air Kembang Sepatu
Rosella
530 nm 0,750 0,891 0,899 0,779 0,789 0,669 0,920
520 nm 0,727 0,852 0,809 0,928 0,932 0,894 0,987
30° 40° 50° 60° 70° 80° 90°
2.
% etOH
Pelartu Etanol Kembang Sepatu 530 nm
20% 40% 60% 80% 96%
0,359 0,250 0,438 0,665 0,684
Uji Stabilitas Perhitungan persentase nilai absorbansi dengan: % Dimana:
=
1− 0 × 100 % 0
A1 = Nilai absorbansi setelah perlakuan A0 = Nilai absorbansi sebelum perlakuan
Rosella 540 nm 0,535 0,614 0,639 0,553 0,664
136
2.1
Pengaruh Lama Penyimpanan
Waktu a b c
Ket:
Pelarut Air Kembang Sepatu Rosella 0,249 0,135 0,345 0,186 0,279 0,149
red 3 0,137 0,137 0,137
Pelarut Etanol Kembang Sepatu Rosella 0,067 0,074 0,071 0,089 0,068 0,084
red 3 0,124 0,122 0,120
a: sebelum disimpan b: setelah disimpan 48 jam pada temperatur 27 °C c: setelah disimpan 48 jam pada temperatur 9 °C
1. Persen nilai absorbansi setelah disimpan 48 jam pada ekstrak air a. Bunga Kembang Sepatu i. temperatur 27 °C
ii. temperatur 9 °C
A1 = 0,345
A1 = 0,279
A0 = 0,249
A0 = 0,249
%
=
0,345 − 0,249 × 100 % 0,249
%
=
0,279 − 0,249 × 100% 0,249
%
=
0,096 × 100% 0,249
%
=
0,030 × 100% 0,249
%
= 38,55%
%
= 12,04%
b. Bunga Rosella i. temperatur 27 °C
ii. temperatur 9 °C
A1 = 0,186
A1 = 0,149
A0 = 0,135
A0 = 0,135
%
=
0,186 − 0,135 × 100 % 0,135
%
=
0,149 − 0,135 × 100% 0,135
%
=
0,051 × 100% 0,135
%
=
0,014 × 100% 0,135
%
= 37,78%
%
= 10,37%
c. Pewarna red 3 i. temperatur 27 °C
ii. temperatur 9 °C
A1 = 0,137
A1 = 0,137
A0 = 0,137
A0 = 0,137
%
=
0,137 − 0,137 × 100 % 0,137
%
=
0,137 − 0,137 × 100 % 0,137
%
=
0 × 100% 0
%
=
0 × 100% 0
%
= 0%
%
= 0%
2. Persen nilai absorbansi setelah disimpan 48 jam pada ekstrak etanol a. Bunga Kembang Sepatu i. temperatur 27 °C
ii. temperatur 9 °C
A1 = 0,071
A1 = 0,068
A0 = 0,067
A0 = 0,067
%
=
0,071 − 0,067 × 100 % 0,067
%
=
0,068 − 0,067 × 100% 0,067
%
=
0,004 × 100% 0,067
%
=
0,001 × 100% 0,067
%
= 5,97%
%
= 1,49%
b. Bunga Rosella i. temperatur 27 °C
ii. temperatur 9 °C
A1 = 0,089
A1 = 0,084
A0 = 0,074
A0 = 0,074
%
=
0,089 − 0,074 × 100 % 0,074
%
=
0,084 − 0,074 × 100% 0,074
%
=
0,015 × 100% 0,074
%
=
0,010 × 100% 0,074
%
= 20,27%
%
= 13,51%
c. Pewarna red 3 i. temperatur 27 °C
2.2
ii. temperatur 9 °C
A1 = 0,122
A1 = 0,120
A0 = 0,124
A0 = 0,124
%
=
0,122 − 0,124 × 100% 0,124
%
=
0,120 − 0,124 × 100% 0,120
%
=
−0,002 × 100% 0,124
%
=
−0,004 × 100% 0,120
%
= 1,61%
%
= 3,33%
Pengaruh Lama Penyinaran Matahari
waktu 0 jam 3 jam 6 jam
Pelarut Air Kembang Sepatu Rosella 0,822 0,816 1,131 0,893 1,340 0,906
red 3 0,643 0,644 0,644
Pelarut Etanol Kembang Sepatu Rosella 0,390 0,464 0,382 0,417 0,440 0,412
red 3 0,642 0,642 0,643
1. Persen nilai absorbansi lama penyinaran matahari pada ekstrak air a. Bunga Kembang Sepatu i. 3 jam A0 = 0,822
ii. 6 jam A0 = 0,822
A1 = 1,131
A1 = 1,340
%
=
1,131 − 0,822 × 100% 0,822
%
=
1,340 − 0,822 × 100% 0,822
%
=
0,309 × 100% 0,822
%
=
0,518 × 100% 0,822
%
= 37,59%
%
= 63,02%
b. Bunga Rosella i. 3 jam
ii. 6 jam
A1 = 0,893
A1 = 0,906
A0 = 0,816
A0 = 0,816
%
=
0,893 − 0,816 × 100 % 0,816
%
=
0,906 − 0,816 × 100% 0,816
%
=
0,077 × 100% 0,816
%
=
0,090 × 100% 0,816
%
= 9,44%
%
= 11,03%
c. Pewarna red 3 ii. 6 jam
i. 3 jam A1 = 0,644
A1 = 0,644
A0 = 0,643
A0 = 0,643
%
=
0,644 − 0,643 × 100 % 0,643
%
=
0,644 − 0,643 × 100 % 0,643
%
=
0,001 × 100% 0,643
%
=
0,001 × 100% 0,643
%
= 0,16%
%
= 0,16%
2. Persen nilai absorbansi lama penyinaran matahari pada ekstrak etanol a. Bunga Kembang Sepatu i. 3 jam ii. 6 jam A1 = 0,382
A1 = 0,440
A0 = 0,390
A0 = 0,390
%
=
0,382 − 0,390 × 100 % 0,390
%
=
0,440 − 0,390 × 100% 0,390
%
=
−0,008 × 100% 0,390
%
=
0,050 × 100% 0,390
%
= 0,25%
%
= 12,82%
b. Bunga Rosella i. 3 jam
ii. 6 jam
A1 = 0,417
A1 = 0,412
A0 = 0,464
A0 = 0,464
%
=
0,417 − 0,464 × 100 % 0,464
%
=
0,412 − 0,464 × 100% 0,464
%
=
−0,047 × 100% 0,464
%
=
−0,052 × 100% 0,464
%
= 10,13%
%
= 11,21%
c. Pewarna red 3 i. 3 jam
ii. 6 jam
A1 = 0,642
A1 = 0,643
A0 = 0,642
A0 = 0,642
%
=
0,642 − 0,642 × 100 % 0,642
%
=
0,643 − 0,642 × 100% 0,642
%
=
0 × 100% 0
%
=
0,001 × 100% 0,642
%
= 0%
%
= 0,16%
2.3
Pengaruh Lama Penyinaran Lampu Pelarut Air Kembang Sepatu Rosella 1,243 0,816 1,244 0,771 1,494 0,778 1,643 0,654 1,895 0,698
waktu 0 jam 12 jam 24 jam 36 jam 48 jam
1.
red 3 0,643 0,644 0,635 0,657 0,659
Pelarut Etanol Kembang Sepatu Rosella 0,382 0,807 0,356 0,681 0,393 0,732 0,449 0,816 0,498 0,818
red 3 0,643 0,644 0,635 0,654 0,669
Persen nilai absorbansi lama penyinaran lampu pada ekstrak air, t = 48 jam b. Bunga Rosella a. Bunga Kembang Sepatu A1 = 1,895
A1 = 0,698
A0 = 1,243
A0 = 0,816
%
=
1,895 − 1,243 × 100 % 1,243
%
=
0,698 − 0,816 × 100 % 0,816
%
=
0,652 × 100% 1,243
%
=
−0,118 × 100% 0,816
%
= 52,45%
%
= 14,46%
c. Pewarna red 3 A1 = 0,659 A0 = 0,643
2.
%
=
0,659 − 0,643 × 100 % 0,643
%
=
0,016 × 100% 0,643
%
= 2,49%
Persen nilai absorbansi lama penyinaran lampu pada ekstrak etanol, t = 48 jam a. Bunga Kembang Sepatu A1 = 0,498
=
%
= 30,37%
A0 = 0,382 %
=
0,498 − 0,382 × 100 % 0,382
0,116 × 100% 0,382
%
b. Bunga Rosella
c. Pewarna red 3
A1 = 0,818
A1 = 0,669
A0 = 0,807
A0 = 0,643
%
=
0,818 − 0,807 × 100 % 0,807
%
=
0,669 − 0,642 × 100 % 0,643
%
=
0,011 × 100% 0,807
%
=
0,027 × 100% 0,643
%
= 1,36%
%
= 4,20%
2.4
Pengaruh Waktu Penambahan Oksidator Pelarut Air Kembang Sepatu Rosella 1,033 0,500 0,924 0,272 0,610 0,258
waktu 0 jam 3 jam 6 jam
1.
red 3 0,686 0,684 0,677
Pelarut Etanol Kembang Sepatu Rosella 0,352 0,110 0,380 0,060 0,308 0,023
red 3 0,683 0,682 0,678
Persen nilai absorbansi waktu penambahan oksidator pada ekstrak air a. Bunga Kembang Sepatu i. 3 jam
ii. 6 jam
A1 = 0,924
A1 = 0,610
A0 = 1,033
A0 = 1,033
%
=
0,924 − 1,033 × 100 % 1,033
%
=
0,610 − 1,033 × 100% 1,033
%
=
−0,109 × 100% 1,033
%
=
−0,423 × 100% 1,033
%
= 10,55%
%
= 40,95%
b. Bunga Rosella i. 3 jam
ii. 6 jam
A1 = 0,272
A1 = 0,258
A0 = 0,500
A0 = 0,500
%
=
0,272 − 0,500 × 100 % 0,500
%
=
0,258 − 0,500 × 100 % 0,500
%
=
−0,228 × 100% 0,500
%
=
−0,242 × 100% 0,500
%
= 45,6%
%
= 48,4%
c. Pewarna red 3
A1 = 0,684
ii. 6 jam A1 = 0,677
A0 = 0,686
A0 = 0,686
i. 3 jam
2.
%
0,684 − 0,686 × 100 % = 0,686
%
=
%
= 0,29%
−0,002 × 100% 0,686
%
=
0,677 − 0,686 × 100 % 0,686
%
=
−0,009 × 100% 0,686
%
= 1,31%
Persen nilai absorbansi waktu penambahan oksidator pada ekstrak etanol a. Bunga Kembang Sepatu i. 3 jam
ii. 6 jam
A1 = 0,380
A1 = 0,308
A0 = 0,352
A0 = 0,352
%
=
0,380 − 0,352 × 100 % 0,352
%
=
0,308 − 0,352 × 100 % 0,352
%
=
0,028 × 100% 0,352
%
=
−0,044 × 100% 0,352
%
= 7,95%
%
= 12,5%
b. Bunga Rosella i. 3 jam
ii. 6 jam
A1 = 0,060
A1 = 0,023
A0 = 0,110
A0 = 0,110
%
=
0,060 − 0,110 × 100 % 0,110
%
=
0,023 − 0,110 × 100 % 0,110
%
=
−0,050 × 100% 0,110
%
=
−0,087 × 100% 0,110
%
= 45,46%
%
= 79,09%
c. Pewarna red 3 i. 3 jam A1 = 0,682 A0 = 0,683 %
=
0,682 − 0,683 × 100 % 0,683
%
=
−0,001 × 100% 0,683
%
= 0,15%
ii. 6 jam A1 = 0,678 A0 = 0,683 %
=
0,678 − 0,683 × 100 % 0,683
%
=
−0,005 × 100% 0,683
%
= 0,73%
2.5
Pengaruh Penambahan pH
waktu awal pH 3 pH 4 pH 5
Pelarut Air Kembang Sepatu Rosella 0,249 0,135 0,693 0,416 0,398 0,177 0,281 0,068
red 3 0,139 0,114 0,112 0,109
Pelarut Etanol Kembang Sepatu Rosella 0,069 0,074 0,973 0,456 0,439 0,193 0,159 0,048
red 3 0,142 0,131 0,135 0,137
