LAPORAN HASIL PENELITIAN
PRODUKSI PEKATAN DAN KRISTAL PIGMEN OLEH MONASIUS PURPUREUS TSTR 3090 SEBAGAI PEWARNA MERAH ALAMI MAKANAN DAN MINUMAN SERTA STABILITASNYA SELAMA PENYIMPANAN
Oleh: DRA. NANI RADIASTUTI, M.Si.
LEMBAGA PENELITIAN UIN SYARIF HIDAYATULLAH JAKARTA 2005
LEMBAR PENGESAHAN
Ketua Lembaga PeneJitian DIN Syarif Hidayatullah Jakarta mengesahkan penelitian dengan juduI " Produksi Pekatan Dan Kristal Pigmen OIeh Monasius Purpureus TSTR 3090 Sebagai !'ewarna Merah Alami Malmnan Dan Minuman Serta Stabilitasnya Selama Penyimpanan" yang dilaksanakan:
OJeh: Dra. Nani Radiastuti, M.Si.
Mengesahkan : AIN. Rektor UIN SyarifHidayatullah Ketua Lembaga Penelitian
PROF.DR. SYAMSlR SALAM, MS. NIP. 150183084
UNIVERSITAS ISLAM NEGERI (urN) SYARIF HIDAYATULLAH JAKARTA 2005
PRODUKSI PEKATAN DAN KRISTAL PIGMEN OLEH Monascus purpureus TISTR 3090 SEBAGAI PEWARNA MERAH ALAMI MAKANAN DAN MINUMAN SERTA STABILITASNYA SELAMA PENYIMPANAN
Ringkasan
Pingmen angkak atau pigmen Monascus merupakan pigmen alami yang diproduksi oleh Monascus purpureus. Pigmen merah ini telah banyak digunakan sebagai zat pewarna makanan dan minuman di negara-negara Asia seperti Cina, Jepang, Taiwan, Filipina dan Indonesia. Pada penelitian ini pigmen angkak diproduksi melalui fermnetasi cair dengan menggunakan media cair yaitu susu kedelai sebagai sumber nitrogen dan cairan hasil fermentasi Saccharomyces sp R1. Media fermentasi dilakukan dengan memvariasikan umur fermentasi Saccharomyces sp R1 (2 hari ,4 hari,6 hari,dan 8 hari) sebanyak 2,5% (v/v) dan variasi konsentrasi susu kedelai (2,5%,5%,7,5%, dan 10% v/v). Fermentasi dilakukan dengan "Sheker Rotary" pada suhu kamar selama 7 hari. Hasil fermentasi diolah lebih lanjut
menjadi pekatan. Hasil fermentasi menunjukkan jumlah pigmen yang tertinggi yaitu pad a waktu fermentasi Saccharomyces sp R1 4 hari dan konsentrasi susu kedelai 5% (v/v) dengan produksi pigmen sebesar 15,58 untuk pigmen kuning, 13,31untuk pigmen orange, 15,62 untuk pigmen merah. Stabilitas zat warna angkak dipengaruhi oleh suhu, lama pemanasan, sinar matahari, dan pH. Selama pemanasan dalam oven atau pengaruh suhu ,
stabilitas pig men Monascus menurun semakin lama pemanasan, terlihat sangat menurun pada pemanasan dalam oven pad a suhu diatas 100 DC selama 1 jam. Penurunan intensitas warna merah yang terjadi mencapai 44 %. Sedangkan selama pemanasan 4 jam dalam air stabilitas pigmen tidak terlalu menunjukkan perubahan warna secara visual, tetapi nilai absorbansi warna merah menurun sampai 38%. Stabilitas warna merah pekatan terhadap sinar matahari juga sangat besar sebesar 65%. Sedangkan pengaruh pH lebih stabil pada keadaan netral dan basa dalam bentuk pekatan daripada dalam suasana asam. Begitu juga pengaruh kelarutan pigmen angkak dalam bentuk pekatan lebih mudah larut jika dilarutkan dengan air pada suhu berkisar 80 DC
JUDUL
: PRODUKSI PEKATAN DAN KRISTAL PIGMEN OLEH MonBscus purpureus TISTR 3090 SEBAGAI PEWARNA MERAH
ALAMI MAKANAN DAN MINUMAN SERTA STABILITASNYA SELAMA PENYIMPANAN PENELITI
• NANI RADIASTUTI
NIP
.150318610
PEKERJAAN. DOS EN BIOLOGI FAK. SAINS DAN TEKNOLOGI UIN SYARIF HIDAYATULLAH JAKARTA.
PENELITI
(NANI RADIASTUTI)
MENGETAHUI
(DR. AGUS SALIM, M.SI) KONSULTAN PENELITI
PRODUKSI PEKATAN DAN KRISTAL PIGMEN OLEH Monascus purpureus TISTR 3090
SEBAGAI PEWARNA MERAH ALAMI MAKANAN DAN MINUMAN SERTA STABILITASNYA SELAMA PENYIMPANAN
Peneliti
Nani Radiastuti
Disahkan Oleh :
Prof. Dr. Syamsir Salam Kepala Lembaga Penelitian
LEMBAGA PENELITIAN UNIVERSITAS ISLAM NEGERI SYARIF HIDAYATULLAH JAKARTA
2005
KATA PENGANTAR
Alhamdulliah, puji dan syukur ke hadirat Allah swt, atas Rahmat dan Hidayah-Nya akhirnya saya dapat menyelesaikan penelitian dan penyusunan laporan yang diberi judul Penulis menyadari masih banyak kekurangan dan kelemahan pad a laporan penelitian ini. Oleh karena itu penulis menerima saran serta kritik dari semua pihak, guna perbaikan dan penyempurnaan laporan penelitian ini. Dalam kesempatan ini penulis ucapan terima kasih yang tulus dan rasa hormat kepada Bapak Prof. Dr. Rusmin Tumanggor dan Prof. Dr. Syamsir Salam yang telah memberi binbing an dan arahan, serta memberi masukan dalam penulisan laporan ini. Terima kasih kepada Bapak Dr. Syopiansyah Jaya Putra M.Sis atas diterimanya penelitian ini sebagai salah satu utusan dari Fakultas Sains dan Teknologi, dan terima kasih kepada Bapak DR. Agus Salim, M.Si sebagai konsultan penelitian ini. Terima kasih kepada semua pihak yang telah memberikan bantuan baik secara langsung maupun tidak, yang tidak dapat disebutkan namanya satu persatu. Semoga amal baik mereka semua diterima oleh Allah swt., serta mendapat balasan yang berlipat. Amin. Akhirnya penulis berharap semoga tulisan ini bermanfaat bagi kehidupan manusia, karena hanya i1mu yang bermanfaat bagi kehidupan manusia sebagai amalan baik di akhirat kelak.
DAFTAR 151 Halaman RINGKASAN
ii
KATA PENGANTAR
vi
DAFTAR lSI
,
,
,
DAFTAR GAMBAR .,
,
,
,
,
DAFTAR TABEL .,
,
vii
,. ,
viii
,
,
,
,
x
,
xi
DAFTAR LAMPIRAN I.PENOAHULUAN A. Latar Belakang
B. Hipotesis .,
,
,
,
C. Tujuan
,
,
II. KAJIAN TEORITIS
,
,
,
, '" .,
, '"
,.
1
,. ,
,. '"
,
3 ,
4
,
4
III. METODE PENELITIAN A. Bahan
,
B. Cara Kerja
,
,
,
,
,
,
9 9
IV. HASIL DAN PEMBAHASAN A. Hasil
.. ,
'" .,
B. Pembahasan
,
15 15
V. KESIMPULAN DAN SARAN
31
VI. DAFTAR PUSTAKA
33
VII. LAMPIRAN
36
DAFTAR GAM BAR Hal
Gambar 1. Spektrum absorbansi ekstrak pigmen Monaseus pupureus dengan Pelarut organik , ' .. , . 7 Gambar 2. Pengaruh lama pemanasan terhadap stabilitas pigmen merah Monaseus purpureus Went TISTR 3090 ,.. , , .. , 19 Gambar 3. Pengaruh suhu terhadap kestabilan zat warna merah Monaseus purpureus Went TISTR 3090 , , 20 Gambar 4. Pengaruh lama penyinaran matahari terhadap kestabilan zat warna merah Monascus purpureus Went TISTR 3090..... , ..... 23 Gambar 5. Pengaruh sul1u air terhadap kelarutan zat warna merah Monascus purpureus Went TISTR 30909 , ,. Gambar 6. Pengaruh pH terhadap kelarutan zat warna merah Monascus purpureus Went TISTR 30909 ,
25
, 26
Gambar 7. Kurva densitas optik zat warna merah sintetis pada panjang gelombang Ie 500 nm
28
Gambar 8. Kurva densitas optik pigmen Monascus pada panjang gelombang Ie 500 nm.
28
Gambar 9. Kapang Monascus purpureus Went TISTR 3090 pada agar miring dengan media PDA (Potato Dextrosa Agar) umur 7 hari...
41
Gambar 10. Inokulum Monascus purpureus Went TISTR 3090 pada media tepung beras umur 4 hari...............
41
Gambar 11. Hasil fermentasi Monascus purpureus Went TISTR 3090 umur 7 hari pada perlakuan 2,5%,5%,7,5%, dan 10% susu kedelai dan 4 hari waktu fermentasi Saccharomyces sp R1 .... 42 Gambar 12. Hasil fermentasi Monascus purpureus Went TISTR 3090 pada berbagai konsentrasi susu kedelai dan waktu fermentasi Saccharomyces sp R1............................................................ 42 Gambar 13. Hasil fermentasi Saccharomyces sp R1 umur 4 hari ...... ~......
43
Gambar 14. Perbandingan pengaruh sinar matahari selama 24 jam terhadap zat warna merah pigmen Monascus so A':>
Gambar 15. Perbandingan pengaruh lama pemanasan selama 1 jam, 2 jam, 3 jam, dan 4 jam terhadap zat warna merah pigmen Monascus sp
44
Gambar 16. Perbandingan pengaruh lama pemanasan selama 4 jam terhadap zat warna merah pigmen Monascus sp pada suhu 29 "C, 100 "C, 125 "C, dan 180 "C
44
DAFTAR TABEL Hal Tabel 1. Hasil produksi pigmen ekstrasellular Tabel 2. Daftar komposisi susu kedelai
,
, ,.
Tabel3. Hasil uji pengaruh lama pemanasan terhadap kestabilan zat warna merah Monascus purpureus Went TISTR 3090... ... ...
36 37
38
Tabel4. Hasil uji pengaruh suhu terhadap kestabilan zat warna merah Monascus purpureus Went TISTR 3090 .. , ,. 38 Tabel5. Hasil uji pengaruh lama penyinaran terhadap kestabilan zat warna merah Monascus purpureus Went TISTR 3090
38
Tabel6. Hasil uji pengaruh kelarutan terhadap kestabilan zat warna merah Monascus purpureus Went TISTR 3090 ,
39
Tabel7. Hasil uji pengaruh pH terhadap kestabilan zat warna merah Monascus purpureus Went TISTR 3090 ., ,. '"
39
Tabel8. Uji pembentuk warna merah antara sirup marjan, bubuk pigmen , '" .. 40 angkak, dan zat warna sintetis '"
DAFTAR LAMPIRAN Hal. Lampiran 1. Hasil produksi pigmen ekstraselluler
'
"
..
36
Lampiran 2. Daftar komposisi susu kedelai
37
Lampiran 3. Hasil uji pengaruh lama pemanasan, suhu, dan lama penyinaran sinar matahari terhadap kestabilan zat warna merah Monascus purpureus Went TISTR 3090...... ... ....
38
Lampiran 4. Hasil uji kelarutan dan pengaruh pH terhadap kestabilan zat warna merah Monascus purpureus Went TISTR 3090... ..... 39 Lampiran 5. Uji pembentuk warna merah antara sirup marjan, bubuk pigmen angkak, dan zat warna sintetis
40
Lampiran 6. Gambar Kapang Monascus purpureus Went TISTR 3090 pada agar miring dengan media PDA (Potato Dextrosa Agar) umur 7 hari , , , ,. 41 Lampiran 7. Gambar hasil fermentasi Monascus purpureus Went TISTR 3090 umur 7 hari
42
Lampiran 8. Gambar hasil fermentasi Saccharomyces sp R1 umur 4 hari dan perbandingan pengaruh sinar matahari selama 24 jam terhadap zat warna merah pigmen Monascus sp
43
Lampiran 9. Gambar perbandingan pengaruh lama pemanasan selama 1 jam, 2 jam, 3 jam, dan 4 jam terhadap zat warna merah pigmen Monascus sp dan perbandingan pengaruh lama pemanasan selama 4 jam..........
44
I. PENDAHULUAN A. LATAR BELAKANG
Warna makanan merupakan salah satu faktor yang menentukan apakah makanan tersebut akan diterima atau ditolak oleh konsumen. Oleh karena itu berbagai usaha diupayakan untuk mempertahankan agar makanan tetap mempunyai warna yang menarik. Salah satu cara yang sejak jaman dahulu telah diterapkan untuk memberikan warna yang menarik pada makanan adalah dengan menambahkan pewarna makanan. Saat ini, sejalan dengan perkembangan industri pangan di Indonesia maka pemakaian pewarna makanan terutama pewarna sintetik juga semakin meningkat. Menurut data Biro Pusal statistik (1990) jumlah impor pewarna sintetik mencapai 372 ton. Akan tetapi, penggunaan pewarna sintetik ini perlu diwaspadai karena banyak diantaranya yang menimbulkan bahaya terhadap kesehalan. Dengan adanya kenyataan ini, maka penggunaan pewarna alami yang umumnya aman bagi kesehatan perlu dipertimbangkan. Alternatif tidak menggunakan pewarna sintetik yaitu menggunakan pewarna alami yang diperolell dari tumbuhan, hewan atau mineral. Akan tetapi menggunakan pewarna alami dari tumbuhan memiliki keterbatasan karena pertumbuhan tanaman tergantung musim, iklim, dan letak geografis, sehingga memerlukan waklu yang cukup lama. Sampai sa at ini zat warna sintetis banyak sekali ragamnya, tetapi sangat sedikit yang diizinkan untuk digunakan sebagai pewarna makanan dan minuman. Zal warna sintelis pada umumnya mempunyai beberapa keuntungan dari pada zat warna alami diantaranya, mudah larut dalam air,
lebih stabil terhadap pengaruh fisika dan kimia. Tetapi zat warna sintetis mempunyai kelemahan dalam hal toksisitasnya, sedangkan zat warna alami umumnya tidak toksik seperti halnya zat warna sintetis. Salah satl! mikroorganisme yang diketahui dapat memproduksi pigmen alami adalah kapang Monascus purpureus. Kapang Monascus purpureus dapat menghasil pigmen alami yang dikenal dengan nama 'angkak' Angkak salah satl! pewarna alami yang telah dikenal luas dan digunakan sejak ratusan tahun lalu. Angkak sebagai pewarna makanan alami berwarna merah telah lama digunakan di negara-negara Asia terutama Cina, Jepang, Taiwan, Thailand dan Filipina. Zat pewarna alami Monascus memiliki warna yang konsisten dan stabil, dapat bercampur dengan pigmen alami lainnya dan tidak beracun juga tidak menimbulkan efek samping. Pigmen merah alami Monascus umum digunakan umtuk memberi warna merah pad a produk-produk makanan dan minuman . Sekarang ini diaplikasikan cukup luas pada produk-produk makanan, bahan baku obat, dan juga dapat digunakan untuk bahan baku pewarna produk-prod uk kosmetika. Zat pewarna ini dihasilkan melalui proses fermentasi. Dalam proses fermentasi Monascus juga menghasilkan senyawa organik lain yang berguna bagi kesehatan manusia, antara lain senyawa statin yang dapat dipakai untuk menghambat sintesis kolesterol darah.
B. HIPOTESIS Oi Indonesia, angkak diproduksi dalam skala rumah tangga dengan menggunakan beras sebagai medium fermentasi padat (Jenie et ai, 1994). Oalam rangka mengembangkan proses produksi angkak dalam bentuk bubuk (kristal) atau pekatan diharapkan dapat digunakan sebagai bentuk lain dari produksi pig men angkak. Oiharapkan hasil angkak dalam bentuk bubuk memiliki kelarutan yang lebih baik dibandingkan dengan angkak dalam bentuk beras merah. Stabilitas pigmen adalah masalah utama dalam penggunaan pewarna alami (Wong & Koehler, 1983). Pigmen angkak memiliki kelarutan yang rendah dalam air, sensitif terhadap panas dan cahaya, sehingga menghambat perkembangannya untuk digunakan dalam industri makanan. Menurut Yuan (1980), pigmen yang dihasilkan Monascus bersifat sang at larut dalam alkohol dan sedikit larut dalam air. Lebih lanjut dilaporkan bahwa pigmen utama angkak larut dalam metanol, kloroform, benzena, asam asetat dan aseton, tetapi tidak larut dalam air dan petroleum eter. Berdasarkan hal tersebut diatas maka pigmen yang dihasil dalam penelitian ini akan dicoba terhadap faktor-faktor fisik dan kimia seperti pengaruh suhu, kelarutan dalam air dan alkohol, pengaruh pH, Pengaruh pemanasan, pangaruh zat oksodator dan reduktor. Oari faktor kimia dan fisik tersebut diatas, diharapkan bentuk bubuk maupun kristal pigmen memiliki stabilitas yang tinggi, sehingga dapat disimpan dalam jangka waktu yang lama.
.
PERPUSTAKAAN UTAMA UIN SYAHID JAKARTA
.J
C. TUJUAN DAN SIGNIFIKANSI PENELITIAN Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mendapatkan produksi pig men dalam bentuk konsentrat dan kristal sehingga aplikasi pad a makanan dan minuman menjadi lebih praktis dan pemakaiannya dalam jumlah sedikit. Selain itu diperoleh data pengaruh faktor fisik dan kimia dari pig men Monascus untuk membuktikan bahwa pigmen alami Monascus tidak kalah mutunya dengan pig men sintetis. Penelitian ini dapat dipergunakan sebagai bahan informasi produksi zat warna bagi industri kecil bahan makanan, atau memasyarakatkan pembuatan zat warna alami dengan mengunakan fungi (cendawan), agar dapat dimanfaatkan pada pewarna bahan makanan dengan harga yang relatif murah, mudah didapat dan aman bagi kesehatan, karena selama ini banyak bahan makanan, terlebih jajanan untuk anak-anak yang mengandung zat warna sintetis yang tidak aman bagi kesehatan. Dalam penelitian ini akan dicoba pewarna Monascus digunakan pewarna sirup, agar-agar, pewarna kue bolu, dan lain-lain. Tetapi sebelum dikonsumsi oleh manusia sebelumnya di uji toksisitasnya.
II. KAJIAN TEORITIS Salah satu pewarna makanan alami yang telah digunakan sejak ribuan tahun yang lalu di Cina adalah angkak. Angkak merupakan produk yang dibuat dengan cara fermentasi beras oleh kapang Monascus purpureus. Menurut Carels dan Shepherd (1977) beberapa galur yang mampu memproduksi pigmen tersebut adalah M. purpureus, M. rubropunctatus, M. rubiginosus, M. anka, M. major dan M. berkeri. Menurut penelitian Fabre et at. (1993) M. ruber pun dapat
memproduksi pig men merah. Tidak semua galur Monascus sp sesuai untuk
memproduksi angkak, karena galur-galur tersebut tidak dapat menghasilkan pig men gelap yang diinginkan, misalnya M. albicans dan M. pilosus. Dari beberapa macam spesies yang paling umum digunakan untuk membuat angkak adalah Monascus purpureus (Heseltine, 1965). Pigmen merah angkak terbentuk karena keluarnya cairan granular melewati ujung-ujung hifa yang rusak pad a Monascus purpureus. Ketika kultur masih muda, cairan ekstrusi tidak berwarna, tetapi seeara bertahap terjadi perubahan menjadi kemerahan, merah kekuningan atau jingga bila kultur tersebut ditumbuhkan pada agar kentang dekstrosa (PDA) (Hesseltine, 1965). Hal ini terjadi karena pada waktu kultur masih muda, semua nutrien dipakai untuk pertumbuhan dan setelah dewasa sebagian nutrien digunakan untuk pembentukan pig men angkak (Carels & Shepherd, 1977). Pigmen angkak umumnya digunakan untuk memberi warna merah pad a produk-produk seperti anggur, keju kedelai, pikel sayuran, pasta ikan, keeap ikan, tofu, wine,daging, dan ikan. (Steinkraus,1983; Leistner, 1998). Selain sebagai pewarna, angkak dapat pula digunakan untuk preservatif alami makanan, karena mempunyai sifat antibakteri. Menurut Wong & Bau (1977) dalam Wong & Koehler, (1981) aktifitas antibakteri dari Monascus purpureus
yang diisolasi dari red rice menunjukkan bahwa produksi antibiotik tersebut aktif terhadap Baecil/us, Streptococcus, dan Pseudomonas. Tiga genus bakteri ini umumnya yang ditemukan dalam makanan basi. Beberapa bahan berguna seperti enzim , ester, alkohol, pigmen dan agen hypoeholestrerol ditemukan dalam metabolisme Monascus sp. Produksi pig men merah yang tinggi dan agen hypocholestrerol, monakolin K dapat menguntungkan dalam aplikasi bioindustri dan makanan ( Lee AI pd 1qqA\
Selain itu menurut Lin et a/., (1992); Hasegawa, (1992) juga mencatat bahwa pig men Monascus dapat digunakan sebagai bahan pewarna dalam industri minuman dan kosmetika. Penggunaan angkak sebagai zat warna memiliki beberapa keuntungan, diantaranya adalah bahan bakunya cukup tersedia, produk yang dihasilkan baik, pigmen yang dihasilkan konsisten dan stabil, larut dalam air. Angkak dapat bercampur baik dengan pigmen alami lainnya, dan belum ada bukti menunjukkan toksisitas atau karsinogen (Steinkraus, 1983). Angkak dapat diproduksi dengan sistem fermentasi padat maupun cair. Fermentasi padat maupun cair dapat menggunakan berbagai sumber karbohidrat seperti beras, jagung dan gandum. Fermentasi dapat berlangsung selama 2-15 hari pada kisaran suhu 25-40° C (Yongsmith, 1998) Pembentukkan pig men tergantung berbagai komposisi sumber karbon dan surnber nitrogen. Beberapa modifikasi forrnulasi medium, faktor pH, dan suhu dapat berpengaruh terhadap produksi pigmen-pigmen. (Yongsmith, 1998). Menurut Kujumdzieva et a/., (1995), sumber-sumber karbon dapat berupa gula, gula amino, gula alkohol (0,1-5%) dan surnber nitrogen dapat berupa amrnonia, yeast, ekstrak jagung, asam -asam amino, glutamat (0,1-3%). Menurut Juzlova et a/., (1994) bahwa etanol sebagai penunjang produksi pigmen lebih besar dari
pada gula. Sedang menurut Miyake at a/., (1984) dilaporkan, bahwa kornbinasi rnaltitol dengan Mg-L-aspartate dan substansi amylosa rnemberikan efek sinergis yang luar biasa pad a produksi pigmen Monascus. Pigmen yang dihasilkan oleh Monascus sp bersifat sangat larut dalam alkohol dan sedikit larut dalam air dan pigmen ini mempunyai daerah penyerapan
warna kuning. Puncak penyerapan warna terletak pada daerah sekitar 390 nm dan 500 nm. Daerah puncak pada 390 nm menunjukkan komponen warna kuning dan pada 500 nm menunjukkkan komponen warna merah (yuan, 1980). Broder dan Koehler (1980) menyatakan bahwa pig men yang dapat dihasilkan oleh Monascus sp dapat diekstrak dengan menggunakan pelarut kloroform, metanol, etanol, aseton, dimana hasil ekstrak terbaik adalah dengan menggunkan metano!. Spektrum absorbansi pigmen yang diektrak dengan menggunakan pelarut yang berbeda dapat dilihat pada Gambar 1.
Gambar 1. Spektrum absorbansi ekstrak pigmen Monascus pupureus dengan
Pelarut organik : metanol .. .. ; kloroform . . . etanol Aseton ( Broderdan Koehler, 1980) - - , - - --
Pig men merah merupakan metabolit sekunder yang dihasilkan oleh Monascus purpureus. Secara alami sintesis dan produksi metabolit oleh
mikroorganisme sedikit jumlahnya, sehingga untuk memperoleh metabolit tertentu dalam jumlah yang cukup besar untuk diproduksi secara komersial
diperlukan usaha dan modifikasi, baik terhadap mikroorganismenya maupun terhadap kondisi pertumbuhannya. Stabilitas pigmen adalah masalah utama dalam penggunaan pewarna alami (Wong & Koehler, 1983). Pig men angkak memiliki kelarutan yang rendah dalam iar, sensitif terhadap panas dan cahaya, sehingga menghambat perkembangannya untuk digunakan dalam industri makanan. Menurut Yuan (1980), pig men yang dihasilkan Monasclls sp bersifat sangat larut dalam alkohol dan sedikit larut dalam air. Lebih lanjut dilaporkan bahwa pigmen utama angkak larut dalam metanol, etanol, klorofonn, benzena, asam asetat dan aseton, tetapi tidak larut dalam air dan petroleum eter. Berdasarkan kelarutannya maka ekstraksi pig men dapat dilakukan dengan pelarut kloroform, aseton, etanol dan metanol. Puncak absorbansi pigmen terjadi pad a daerah sekitar 390 nm untuk warna kuning dan 500 nm untuk warna merah (Broder & Koehler, 1980). Hasil penelitian Sutrisno (1987) terhadap zat warna merah yang dihasilkan, ternyata zat warna merah yang dimodifikasi dengan menggunakan asam amino asetat, asam p-amino benzoat dan asam glutamat lebih stabil terhadap pengaruh fisik dan kimia serta memiliki daya larut yang tinggi dalam air. Kestabilan zat warna angkak dalam larutan dipengaruhi oleh cahaya matahari, suhu, pH, oksidator dan surfaktan non ionik (Boelhasrin et aI., 1982). Menurut Yuan (1980), pada pH netral atau lebih tinggi lagi "hue" yang didapat adalah merah keunguan pada pelarut etanol 70%. Pada pelarut yang sama juga ternyata bahwa kestabilan pig men terhadap pengaruh sinar matahari dalam jangka waktu 1 minggu lebih baik dibandingkan dalam pelarut air, begitu juga
kestabilan pig men terhadap panas memberi hasil bahwa pigmen di dalam etano! 70% sang at stabil meskipun dipanaskan lebih dari 100°C pada kondisi netral atau alkali
III. METODOLOGI A. BAHAN Mikroorganisme Biakan Monascus purpureus TISTR 3090 diperoleh dari culture collection Pusat Penelilian Bioteknologi LlPI Cibinong-Bogor dan Saccharomycopsis sp R1 dari culture collection BATAN Pasar Jum'at.
Bahan kimia. - Sumber karbon: fermentasi Saccharomycopsis sp R1 - Sumber nitrogen: susu kedelai (buatan sendiri) - Bahan kimia w/v%,
: KH 2 P04 0,25 w/v%. NaN03 0,21 w/v%. MgS04 7H20 0,1
CaCI2. 2H20 0,001 w/v%, etano! 70%, etanol 100%, NaOH 1N, HC! 1N,
asam glutamat, kloroform, petroleum eter..
Medium Medium pemeliharaan Monascus purpureus TISTR 3090 dan Saccharomycopsis sp (PDA, Difco).
B.CARA KERJA. Pembuatan Biakan Monascus purpureus TISTR 3090 f11/""
,.."
,
,
...J:t
~.
'It..:_I.
.. __ :
A
__ l
~
L'_I
dan 2 sebagai biakan kerja. Biakan tersebut ditumbuhkan pada agar miring PDA selama 7 hari pada suhu 30°C (Hamdi at ai, 1998 ; Shin at ai, 1998).
Pembuatan Biakan Saccharomyces sp R1 Saccharomyces R1 ditumbuhkan pad a agar miring POA selama 24
jam pad a suhu 30°C. Hasil biakan Saccharomyces R1 umur 24 jam ditumbuhkan pad a medium POB 50 ml sebanyak 5 ose, kemudian diinkubasi selama 24 jam, 120 rpm dan pada suhu kamar.
Persia pan Inokulum Saccharomyces sp R1 Tepung beras sebanyak 1% (w/v) dimasukkan ke dalam erlenmeyer 500 ml ditambahkan 300 ml aquades. Medium dipanaskan sambil diaduk dengan magnetik stir kemudian disterilisasi dalam autoklaf pada suhu 121°
e, tekanan
1,5 atm selama 15 meni!. Suspensi spora (inokulum awal) Monascus purpureus sebanyak 20% (v/v) diinokulasi ke dalam medium yang sudah
dingin dandiinkubasi dengan pengocokan pada 120 rpm, suhu ruang, selama 2 hari, 4 hari, 6 hari, dan 8 hari
Persia pan Suspensi Spora Monascus Kultur yang telah tumbuh pad a agar miring POA ditambahkan dengan 5 ml akuades steri!. Pengerikan dilakukan menggunakan ose, sehingga diperoleh suspensi spora, kemudian dikocok menggunakan vortex supaya homogen. Suspensi spora dimasukkan ke dalam erlenmeyer 100 ml
Inokulum untuk Produksi Pigmen. Tepung beras sebanyak 5% (w/v) dimasukkan ke dalam erlemneyer 250 ml kemudian ditambahkan 50 ml aquades. Medium dipanaskan sambil diaduk dengan magnetik stir kemudian disterilisasi dalam autoklaf pada suhu 121 0 C, tekanan 1,5 atm selama 15 meni!. Suspensi spora (inokulum awal) Monascus purpureus sebanyak 1 ml diinokulasi ke dalam medium yang sudah dingin dan diinkubasi dengan pengocokan pad a 150 rpm, suhu ruang, selama 4 hari (Sukara, 2001)
Perhitungan Jumlah Spora (propagul kapang). Suspensi spora kapang diencerkan sampai pengenceran 10'5 . Kemudian disebar pada permukaan PDA dalam cawan petri. Inkubasi dilakukan pada suhu 28 °C selama 7 hari. Cara menentukan jumlah mikroorganisme per ml suspensi dilakukan dengan membagi jumlah koloni terhitung dengan volume suspensi yang diinokulasi dan dibagi dengan pengenceran yang digunakan (Ganjar et ai, 1992)
Pembuatan Media Fermentasi Monascus Sebanyak 1000 mllarutan medium mengandung (0,25 w/v %) KH2P04 ,(0, 21 wlv %) NaN03, (0.1 w/v %) MgS04. 7 H20, (0,001 w/v %) CaC12.2 H20 (Miyake et ai, 1984). Sebanyak 50 mllarutan tersebut dimasukan ke dalam erlenmeyer 250 ml, ditambah 3% tepung beras (w/v) , 5% cairan fermentasi Saccharomyces sp R1 (v/v) dan susu kedelai (v/v). Media disterillisasi dalam _ ..... _1.1_£ .
1_
_ .. I
..t ........... r-.
..
,-
,
Pertumbuhan Monascus purpureus Medium fermentasi diinokulasi dengan 1 ml inokulum Uumlah spora Monascus per 1 ml adalah 15 - 19 x 106 ) . . Biakan diinkubasi selama 7 hari,
pada 30
a
C pada inkubator shaker dengan kecepatan 150 rpm (Miyake et ai,
1984; Juzlova et ai, 1994).
Penggandaan Skala Produksi Pigmen. Penggandaan produksi pig men dilakukan seperti halnya dalam pembuatan fermentasi cair pig men Monascus purpureus, namun menggunakan erlenmeyer 500 ml . Penggandaan produksi dibuat sebanyak 1000 ml medium. Hal ini dilakukan untuk menyiapkan pekatan
Pembuatan pekatan pig men Hasil fermentasi dari penggandaan produksi dipisahkan dengan cara filtrasi menggunakan kertas saring whatman biasa no 4. Filtrat yang diperoleh mengandung pigmen ekstraselular. Pigmen intraselular yang masih terikat di dalam sel digerus dengan mortal, kemudian diekstrak 3 kali dengan alkohol 70%. Kemudian filtrat sekarang mengandung pigmen ekstraselular dan pig men intraselular, dipekatkan dalam 'rotary vacum evaporator' pad a suhu 70
ac
dengan tekanan 60 cmHg. Konsentrat yang diperoleh dikeringkan dalam oven pada suhu 50
ac.
Konsentrat yang telah kering digerus sampai halus. Serbuk
tersebut kemudian diekstraksi dengan kloroform. Ekstrak dikisatkan di atas penangas air sampai kental dan ditambahkan petroleum eter berlebih, hingga
b. Pengarllh Lama pemanasan 10 ml dari masing-masing larutan pigmen diatas dimasukkan ke dalam tabung reaksi dan dipanaskan pada suhu 100°C selama 3 jam. Setiap interval waktu 1 jam diukur perubahan absorbansinya pada panjang gelombang 400 nm dan 500 nm. Sebelum dilakukan pengukuran, terlebih dahulu volume larutan diusahakan sam a seperti volume semula dengan menambahkan air suling panas ke dalamnya.
c. Pengarllh Sinar matahari 10 ml dari masing-masing larutan pig men diatas dimasukkan kedalam tabung reaksi dan ditempatkan dibawah sinar matahari dari mulai pukul 09.00 pagi sampai 15.00 sore setiap hari. Uji ini dilakukan selama 4 hari berturut-turut sehingga total penyinaran adalah 24 jam.Setiap 6 jam sekali dilakukan pengukuran dengan spetrofotometer pad a panjang gelombang 400 dan 500 nm.
d. Pengaruh pH Sebanyak 1 ml dari pigmen bubuk maupun pekatan angkak dimasukkan dalam tabung reaksi, masing-masing ditambahkan 9 ml 0,01 M buffer Na-sitrat pH 3, Na-fosfat pH 6 dan Na-karbonat pH 9,2, berturut-turut kemudian larutan disimpan dalam suhu kamar selama 12 jam dan pengukuran dilakukan setiap interval 3 jam (Jenie et ai, 1997)
e. Pengarllh kelarlltan dalam air. Air sebanyak 10 ml dalam tabung reaksi masing-masing dipanaskan pada
dalam masing-masing tabung ditambahkan pigmen bubuk / kristal sebanyak 60 mg atau pekatan pig men sebanyak 2 ml sambil diaduk selama 30 detik.
Pengujian zat warna merah Pigmen Monascus dan sirup marjan a. Pigmen Monascus Bubuk pigmen 0,1 9 dilarutkan dalam 10 ml akuades. Suspensi pigmen diencerkan dengan dilusi serial sampai dapat dibaca pada ), 500 nm. b. Zat Warna Merah Sintetis Zat warna untuk makanan sebanyak 0,1 ml (Arlificial cochined colour, carmosine CI 14720) dilarutkan dalam 100 ml akuades. Selanjutnya pengenceran dilakukan melalui dilusi serial sehingga dapat dibaca pada Jc 500 nl1l.
IV. HASIL DAN PEMBAHASAN Fermentasi substrat cair oleh M. purpureus dengan kombinasi 4 maeam hari ferl1lentasi Saccharomyces R1 dan 4 l1laeal1l konsentrasi susu kedelai sebagai sUl1lber karbon l1lenghasilkan warna-warna dengan intensitas yang berbeda. Pengamatan hasil ferl1lentasi dapat dilihat pad a Lal1lpiran 1-1 dan Tabell. Hasil analisis pengukuran absorbansi dengan menggunkan panjang gelol1lbang 410 nl1l untuk warna kuning, 470 nl1l untuk warna orange dan 500 nm untuk warna merah terlihat bahwa produksi pig men tertinggi pada yang ditumbuhkan pad a konsentrasi susu kedelai 5% (v/v) dan lama fermentasi Saccharomyces R1 4 hari.
Fermentasi substrat cair dengan menggunakan sumber karbon berupa hasil fermentasi Saccharomyces R1 dan susu kedelai menghasilkan warna-warna dengan intensitas yang berbeda yaitu merah tua, merah muda, orange, dan kuning. Terjadinya perbedaan-perbedaan kadar zat warna yang dihasilkan dari ke 16 perlakuan disebabkan oleh komponen-komponen yang terkandung didalamnya, karena setiap perlakuan medium mempunyai komposisi yang berbeda-beda. Sehingga kadar sumber karbon dan nitrogen dalam medium harus yang sesuai untuk pertumbuhan Monascus purpureus. Pada penelitian ini, fermentasi menggunakan konsentrasi susu kedelai 5% (v/v) dan lama fermentasi Saccharomyces R1 5 hari memberikan hasil yang terbaik yaitu warna merah tua yang ditandai dengan nilai absorbansi tertinggi yaitu 1,558 untuk pengukuran pada gelombang 410 nm (kuning), 1,331 pada pengukuran 470 nm (oranye), dan 1,562 pad a gelombang 500 nm (merah). Menurut Wong et aI., (1981) pertumbuhan M. purpureus dan produksi pig men dipengaruhi oleh perbandingan karbon dan nitrogen dalam substrat. Bila konsentrasi karbon dalam medium meningkat, maka lebih banyak nitrogen dibutuhkan untuk mencapai pertumbuhan maksimum. Menurut Carels dan Sherpherd (1978) bila nitrogen yang tersedia dalam substrat habis, maka intermediat yang terbentuk dari jalur metabolisme primer (glikolisis) adalah senyawa metabolit sekunder. Pada penelitian ini pencampuran susu kedelai dan fermentasi Saccharomyces sp ke dalam medium fermentasi ternyata dapat meningkatkan produksi pig men. Pembentukan pig men ini terjadi melalui Iintasan asam asetat malonat yang dimulai dengan pembentukan as am piruvat. Bila nitrogen dalam
·substrat habis maka hasil glikolisis dialihkan untuk membentuk metabolit sekunder. Oleh karena itu untuk meningkatkan metabolit sekunder dari kapang ini tidak diperlukan sumber nitrogen yang terlalu banyak karena akan tidak mengahambat pengalihan glikolisis ke metabolit sekunder. Sehingga untuk lebih cepatnya pengalihan tersebut diperlukan suatu prekusor yaitu berupa asamasam organik, dan asam-asam organik banyak dihasilkan dari fermentasi yeast salah satunya dari jenis Saccharomyces sp. Hasil fermentasi Saccharomyces sp banyak mengandung poliol dan asam-asam organik. Berdasarkan analisis tersebut, maka fermentasi Saccharomyces sp potensial digunakan sebagai sumber nitrogen alami sebagai pengganti yeast ekstrak alami dalam medium. Menurut hasil penelitian Juzlova et a/ (1994) yang menggunakan ekstrak yeast sebanyak 0,025% dan sumber karbon berupa alkohol sebanyak 2%, dan hanya menghasilkan pigmen kuning dengan nilai absorbansi 0,71 dan pigmen merah dengan nilai absorbansi 0,27. Konsentrasi susu kedelai dalam medium yang optimum adalah 5% (v/v) jika melebihi 5%, maka penambahan susu kedelai tidak menghasilkan pembentukan pig men yang optimal. Oleh karena itu untuk pembentukan pigmen yang tinggi dalam medium fermentasi tidak diperlukan sumber nitrogen yang tinggi, karena hanya akan menurunkan produksi pigmen. Berdasarkan waktu fermentasi Saccharomyces sp 4 hari adalah waktu yang tepat untuk menghasilkan asam-asam organik. Dengan demikian fermentasi Saccharomyces sp sebagai penghasil alkohol dan asam-asam organik dapat menunjang peningkatan produksi pig men.
2. Uji pengaruh lama pemanasan terhadap kestabilan zat warna merah Hasil uji pengaruh lama pemanasan dapat dilihat pada Tabel 3 dan Gambar 2. Pada Gambar 2 terlihat bahwa pigmen Monacus yang dipanaskan selama 4 jam suhu 100°C menunjukkan terjadi penurunan intensitas pigmen merah akibat perlakuan inL Penurunan intensitas warna ini disebabkan terjadinya kerusakan gugus khromofor zat warna tersebut yaitu perubahan-perubahan dari ikatan atau gugus-gugus fungsionilnya. Hal ini terjadi ditandai oleh penurunan spektrum absorbansi sebesar 40%. Selain itu, pengaruh lama pemanasan dalam jangka waktu yang lama akan menyebabl
. . . .-.--.. . -..-~-
100%
-----.-~··--···~·~·-·-····--·l
·,--~-·---··_~~~···-·-··---·-·---··-···-·-I
I
80% 60%
1--·-·~·-""'--.e:::""-1II:::--~~·-----··~-1 [:~~~~~;~pem-a-";o.'; 1~400
40% 1········--··----·-···-····---··-··---···-··-
0%
I--.-~~.-~-
o jam __ .~ __.__.....
1 Jam
__
i
III
--.---J
__- ....
2 jam
~_--_I
3 jam
..__ ~ __.__..__ ~
4 jam
.._ _ .._....
..
...
~
__ ._...J
Gambar 2. Pengaruh lama pemanasan terhadap stabilitas pig men merah Mon8scus purpureus Went TISTR 3090
2. Uji pengaruh suhu terhadap kestabilan zat warna merah Hasil uji pengaruh panas dapat dilihat pada Gambar 2 dan Tabel 4 menunjukkan bahwa terjadj penurunan intensjtas pjgmen merah. Dari data perlakuan antara suhu pemanasan masing-masing berbeda nyata. Penyimpanan pig men pada suhu kamar 28°C selama 1 jam tidak menyebabkan perubahan spektrum absorbansi warna merah, begitu juga penyimpanan pad a suhu 100°C mas!h tetap stabil, tetapi setelah disimpan pad a suhu diatas 100°C selama 1 jam terjadi perubahan warna yang nyata. Perubahan in! berupa pergeseran k!saran absorbansi pada spektrum yang berart! telah terjadinya pemueatan warna. Pada suhu lebih dari 125°C selama 1 jam terjadi perubahan kisaran panjang gelombang dominan, perubahan in! berarti bahwa telah terjadi pemueatan pig men merah Mon8scus walaupun seera visual tidak tampak. Oleh karena itu, sebaiknya pemasakan dalam oven dengan menggunakan pigmen Monascus tidak melebih! suhu diatas 100°C selama 1 jam.
Hasil penurunan intensitas warna tersebut didukung oleh perubahan spektrum absorbansi yang menunjukkan terjadinya kerusakan gugus kromofor akibat adanya energi kinetik dari panas yang menyebabkan pemucatan warna. Pig men lainnya yang sensitif terhadap pengaruh pemanasan adalah antosianin, betalain, klorofil dan pigmen heme. Penyebab utama yang umum dari kerusakan ini adalah karena timbulnya energi kinetik akibat pemanasan hingga suhu 110 cC. ada dua mekanisme yang diduga menjadi penyebab kerusakan tersebut, yaitu (1) terjadi hidrolisis pad a ketiga ikatan glikosidik antosianin dan menghasilkan aglikon-aglikon yang labil; (2) terbukanya cincin pirilium sehingga terbentuk gugus karbinol yang tidak berwarna. (Simpson et al., 1976)
~----l'
-+-suhu
__ 500
II
-1>-400
20%1------------------------1
28 C _ _ _ _ _ _.
100 C
125 C
150 C
180 C .J
Gambar 3. Pengaruh suhu terhadap kestabilan zat warna merah Monascus purpureus Went TISTR 3090
3. Uji pengaruh sinar matahari terhadap kestabilan zat warna merah Berdasarkan hasil anal isis terhadap pengaruh sinar matahari didapatkan bahwa perlakuan pigmen terhadap lama penyinaran sangat berbeda nyata. Waktu penyinaran 6 jam hari pertama menyebabkan penurunan nilai absorbansi warna merah. Secara visual perubahan pig men setelah lama penyinaran 6 jam menjadi sangat pudar yaitu berwarna merah pucat atau merah sangat muda kebening-beningan. Pengaruh sinar matahari terhadap kestabilan zat warna Monascus menurun intensitas warna merah sampai 65%.
Degradasi pigmen ini jelas terlihat dari perubahan spektrum yang terukur pada Tabel 5 dan Gambar 4 terlihat bahwa adanya penurunan kisaran absorbansi spektrum pada panjang gelombang 11 400 dan 11 500. Begitu juga pada penyinaran hari kedua dan ketiga. Secara visual hari ketiga larutan pigmen telah berubah dari merah tua pekat menjadi bening kerusakan ini terus terjadi dengan bertambahnya waktu penyinaran. Sinar matahari sangat mempengaruhi senyawa-senyawa kimia, begitu juga terhadap zat warna akan mengakibatkan pemucatan, terutama terhadap zat-zat warna alami yang kestabilannya sangat lemah. Pengaruh penyinaran ini didasarkan atas sifat reduksi dari fotokimia yang dapat merubah struktur kimia zat warna hingga warnanya lambat laun akan mengalami pemucatan dan akhirnya hilang ( Sutrisno, 1987). Selain itu, cahaya matahari secara umum menyebabkan kerusakan pad a bahan-bahan pangan, hal ini dimungkinkan besar sinar matahari mengandung sinar ultra violet yang memiliki energi gelombang yang sangat besar yang dapat menyebabkan terbentuk reaksi kimia dalam produk bahan makanan (Jenie, 1997).
Menurut Yuan (1980), pad a pH netral atau lebih tinggi lagi "hue" yang didapat adalah merah keunguan pad a pelarut etanol 70%. Pada pelarut yang sama juga ternyata bahwa kestabilan pig men terhadap pengaruh sinar matahari dalam jangka waktu 1 minggu lebih baik dibandingkan dalam pelarut air. Pad a penelitian ini pigmen dilarutkan dalam air sellingga stabilitasnya sangat menurun pad a pengaruh sinar matahari. Oleh karena itu, untuk melarutkan pekatan pigmen sebaiknya ditambahkan sedikit etanol kemudian etanol yang ada diuapkan kembali. Selain itu untuk menghindari pengaruh sinar matahari terhadap pig men angkak sebaiknya pekatan pig men disimpan dalam suatu kemasan gelas yang berwarna coklat atau polipropilen berlapis alumunium untuk menjaga stabilitas pigmen. Menurut hasil penelitian Mitrajanty (1994) bahwa terjadi penurunan kadar pigmen selama penyimpanan dapat disebabkan banyak hal. Mekanisme penyebab kerusakan angkak secara pasti belum diketahui, tetapi diduga bahwa selama penyimpanan dalam kemasan terjadi reaksi-reaksi yang menyebabkan perubahan gugus kromofor pigmen. Kemungkinan perbedaan intensitas pig men tersebut disebabkan karena perbedaan daya tembus cahaya dari tiap kemasan. Polipropilen berlapis almunium memiliki daya pantul yang cukup besar yaitu lebih dari 95 %, sehingga hanya sedikit cahaya yang dapat menembus
100%
r--·------
80% 1_--',,_
60%
1--· ---.--\'\:.- ..-_.--- 1__
- -.\--------
- --..- ----.-- .•. ------1
[=+-Iama penyinaran
1--ll1l-S00
-. ..::~~-__I,. .. -. I -L-400
II
JI
I I
20% .1-----...-··. o jam
6 jam
12 jam
18 jam
24 jam
Gambar 4. Pengaruh lama penyinaran matahari terhadap kestabilan zat warna merah Monascus purpureus Went TISTR 3090
4. Uji pengaruh kelarutan terhadap kestabilan zat warna merah Hasil uji kelarutan dalam air dapat dilihat dalam Tabel 6 dan Gambar 5. Pada Garnbar 5 terlihat bahwa suhu 80°C rnerupakan suhu yang paling baik untuk melarutkan pekatan pig men Monascus dari pad a suhu yang lainnya. Setelah dilarutkan pada suhu yang lebih tinggi yaitu 100 ac, kelarutan pjgmen tetap stabil. Sentuk pig men dalam pekatan mudah larut dibandingkan dalam bentuk bubuk rnenurut hasil penelitian Sutrisno (1987). Oleh karena itu kelarutan pig men angkak dalam air dipengaruhi oleh peningkatan suhu. Sehingga untuk aplikasi pig men Monascus lebih baik dilarutkan pad a air panas yang suhunya berkisar antara 80-100
ac,
dan lebih cepat larut dalam bentuk pekatan dari pada bubuk.
Selain itu karena pig men angkak sukar larut dalam air, maka dengan adanya peningkatan suhu air dapat mernbantu pigmen angkak memiliki daya larut yang tinggi
adalah senyawa polar yang mudah larut dalam air. Menurut Wong & Koehler (1981) terjadinya peningkatan kelarutan pig men angkak dalam air karena substitusi atom oksigen pad a lJ1onas/(orubrin dan rubropunl\tatin oleh atom nitrogen dari grup amino membnetuk senyawa kompleks. Struktur kompleks ini juga lebih stabil terhadap panas, cahaya dan perllbahan pH.
100%
80%
60%
-+-suhu air 500
·_IDJ··
-fr-'400
20%
20'C
80'C
100 'r
Gambar 5. Pengarllh sllhll air terhadap kelarlltan zat warna merah Monascus pUipureus Went TISTR 30909
5. Uji pengarllh pH terhadap kestabilan zat warna morah Hasil uji pengarllh pH terhadap kestabilan zat warna merah Monascus terlihat bahwa perlakllan bentuk pig men berbeda terhadap stabilitas warna pigmen angkak, pada sllasana asam kestabilan pig men lebih rendah dibandingkan pada sllasana basa atau netral. Hasil ini didllkllng oleh Fabre et al, (1993) yang menyatakan bahwa pigmen merah paling sensitif terhadap ph asam dan lebih stabil pada kondisi alkali. Stabilitas ini dapat dipertahankan selama dua bulan bila disimpan dalam gelas berlapis almunium foil (Mitrayanti, 1994 )
lOO%
80%
---------........-jam
60%
·-iill---·-asam
--netra! 40%
basa
20%
0%
ajam
3jam
6jam
9 jam
Gambar 6. Pengaruh pH terhadap kelarutan zat warna merah Monascus plllpureus Went TISTR 30909 Pada Gambar 5. terlihat bahwa pad a waktu kontak selama 3 jam intensitas pigmen sudah mengalami penurunan yang lebih banyak pada kondisi asam dari pada alkali dan basa. Selanjutnya waktu kontak selama 12 jam pigmen dalam kondisi asam stabilitasnya berkurang hingga 30 %. Pigmen alami lainnya yang sensitif terhadap pH asam terdapat dalam bentllk Flavilium kation yang berwarna merah dan kekurangan elektron. Dengan meningkatnya pH gllglls f1avilillm kation mendapat donor elektron dan berubah menjadi chalcone yang tidak berwarna. Hal ini ditunjllkkan dengan penurllnan spektrum absorbansi dan pergeseran kisaran panjang gelombang maksimllmnya (Jenie, dkk. 1997). Mekanisme kerusakan pig men angkak akibat perubahan pH belum jelas, tetapi dapat didllga bahwa kerllsakan juga terjadi adanya perubahan donor atau akseptor elektron pada gllglls kationnya, sehingga menyebabkan strllktur senyawa berllbah.
Pigmen angkak dibuat mudah larut dalam air jika terlarut dalam protein larut air peptida larut air atau asam amino, hal ini terjadi pada pH 5,0-8,5. Oleh karen3 itu, untuk melarutkan pigmen angkak dalam aplikasinya sebaiknya dibuat kondisi pH lebih cenderung basa, apalagi jika produk bahan makanan mengandung protein yang terlarut dalam air akan lebih mempercepat pigmen angkak lebih larut dalam air.
Pengujian zat warna merah pada pigmen angkak dan pigmen sintetis Dari hasil penelitian ini pig men yang diperoleh dalam bentul< bub uk. Jumlah bubuk yang diperoleh dengan menggunakan waktu fermentasi Saccharomyces sp 7 hari dan susu kedelai 5% sebagai komponen utama dari medium produksi diperoleh bubuk pigmen sebanyak 8,1 giL. Bubuk pig men tersebut sukar dilarutkan dalam air. Kelarutannya menjadi lebih tinggi jika digunakan air mendiclih. Dalam penelitian ini kemungkinan penggunaan pig men Monascus sebagai pewarna produk makanan cair diuji coba. Sebagai pembanding, dipergunakan zat warna merah sintetis dengan merek dagang Artificial cochined colour, carmosine CI 14720.
r L
PERPUSTAKA/,N UTAMA UIN SYAHID JAI
2 S
"
lllit
Y = 3,25 -0,00021
X-t 3.54X"
" " 5
u
~;OOllll
JIlOO()
WOO() p{)"U~f\CI"~"
Gambar 7. Kurva densitas optik zat warna merah sintetis pada panjang gelombang ), 500 nm
I.',
1]
Q
o
'::; 00
-+- Garis regresi
"E 5
8
l%1
O.G
Data asli
02
600
Pengenccran
800
1000
1200
Gambar 8. Kurva densitas optik pigmen Monascus pad a panjang gelombang ), 500 nm.
Untuk mengetahui kemungkinan penggunaan pigmen Monascus di dalam produk pangan, sirup marjan juga dianalisis densitas optiknya pada panjang gelombang ). 500 nm. Dari hasil analisis, densitas optik sirup marjan adalah 0,190 unit setelah mengalami pengenceran 20 kali. Gambar 6 mengindikasikan,
bahwa jika zat warna sintetis yang digunakan untuk memproduksi sirup dengan densitas optik mendekati produk sirup marjan akan diperlukan pengenceran pewarna sintetik sanlpai dengan 50x10 3 kali. Sementara itu dengan menggunakan data pad a Gambar 7 maka untuk membuat warna merah dengan menggunakan pigmen Monasclis yang mendekati produk sirup marjan diperlukan pengenceran pigmen ini sebanyak 11 xi 0' kali. Hasil penelitian ini memperlillatkan bahwa pig men MonasClIs dapat dipergunakan sebagai zat warna produk makanan menggantikan zat warna sintetis sekalipun diperlukan pigillen dalam jumlah yang jauh lebih banyak dibandingkan dengan pewarna sintetis. Hasil penelitian memperlillatkan, bahwa pig men Monasclis dapat dipakai untuk menggantikan zat pewarna sintetis untuk mewarnai produk pangan cair (dengan contoh kasus sirup marjan). Sekalipun demikian, masih ada kesulitan. Bubuk pigmen tersebut sukar dilarutkan dalam air. Kelarutannya dapat ditingkatkan bila dipergunakan air mendidih. Oari fenomena ini diperkirakan bahwa pigmen akan lebih mudah diekstrak dengan menggunakan suhu yang lebih tinggi jika menggunakan pelarut air. Hasil penelitian Sutrisno (1987) daya kelarutan pigmen Monasclis dalam air dapat diperbaiki dengan menambahkan asam amino atau protein yang larut dalam air. Penambahan asam amino tersebut juga dapat meningkatkan kestabilan pig men dalam air. Asam amino yang ditambahkan untuk maksud tersebut diatas adalah sebanyak 4% (w/v). Untuk mendapatkan hasil yang baik juga perlu ditambahkan NaOH 1 N sebanyak
0,25% (w/v). Menurut Yuan (1980) dalam Justiawan (1997) produksi pigmen yang mudah larut dalam air dapat dihasilkan, jika dalam medium berisi protein
yang larut dalam air, misalnya peptida atau asam amino. Medium harus dialur agar kondisi pH berkisar antara 7 dan 9. Suasana dalam keadaan aerob dan suhu antara 27° C dan 48° C selama 72 jam. Hasil penelitian ini memperlihatkan bahwa pigmen Monasclis dapat dipergunakan sebagai zat warna produk makanan menggantikan zat warna sinletis sekalipun diperlukan pig men dalam jumlah yang jauh lebih banyak dibandingkan dengan pewarna sintetis. Dari penelitian ini, pig men Monasclis tampaknya akan lebih ideal bila dipergunakan untuk mewarnai produk pangan cair yang mengandung alkohol seperti sake, anggur (wine), produk pangan berupa padatan seperti sosis, atau produk makanan yang mengandung protein leilarut seperti susu.
V. KESIMPULAN DAN SARAN A. KESIIVIPULAN Pad a fermentasi cair dengan menggunakan Monascus purpureus dengan kombinasi beberapa waktu fermentasi Saccharomyces sp R1 dan konsentrasi susu kedelai menghasilkan berbagai jenis warna yaitu warna merah tua, Illerah muda, orange, dan kuning Illuda. Waktu fermentasi Saccharomyces sp R1 4 hari dan konsentrasi susu kedelai 5 % (v/v) merupakan kombinasi yang terbaik untuk menghasilkan pigmen merah Monascus. Selama pemanasan dalam oven atau pengaruh suhu , slabilitas pig men
MonascLis menurun semakin lama pemanasan, terlihat sangat menurun pad a pemanasan dalam oven pada suhu diatas 100 DC selama 1 jam. Penurunan intensitas warna merah yang terjadi mencapai 44%. Sedangkan selama pemanasan dalam air (suhu 100 DC) selama 4 jam dalam air stabilitas pigmen tidak terlalu meilunjukkan perubahan warna secara visual, telapi nilai absorbansl warna merah menurun sampai 38%. Stabilitas warna merah pekatan terhadap sinar matahari sebesar 65%. Sedangkan pengaruh pH lebih stabil pada keadaan netral dan basa dalam bentuk pekatan. Begitu juga pengaruh kelarutan pigmen angkak dalam bentuk pekatan lebih mudah larut jika dilarutkan dengan air pada suhu berkisar 80 DC. Stabilitas zat warna angkak ternyata dipengaruhi oleh suhu, lama pemanasan, sinar matahari, dan pH. Sedang kelarutan dalam air lebih mudah larut jika menggunakan air dengan suhu 80 DC
B. SARAN
Pengujian pigmen pada penelitian ini merupakan pig men merah alami yang di uji kestabilitasannya sehingga dapat diperoleh informasi bagaimana cara proses peillasakan dan penyilllpanan yang benar dan tidak Illerusak warna, tetapi penelitian ini tidak dibandingkan dengan Illenguji zat warna sintetis dan zat warna Illerah alami lainnya. Oleh karena itu, perlu adanya penelitian lebih lanjut guna sebagai pembanding stabilitas pigillen angkak, sintetis dan pigillen Illerah alami ainnya.
Kujumdzieva, A, V. Savov, A Wartenberg, E. Fdavidova, 1. Rasheva. 1995. Food coloring production from Monascus fungi. English rJatent 9509755. Lee, CZ., C.B. Wang, C.C. Chen, C.H. Teng, G.F. Yuan & C.C. Liao. 1998. A Monascus strain with high productivity in both red pigmen and Monakolin f<. Culture Collection and Research Center, Food Industry Research and Development Institute, Taiwan. Leistner, L. 1998. Use of red-mould rice and Monascus-extracts for meat product. The Symposia on Monascus culture and Aplications, July 8-101998. Toulouse, France. Lin, T.F., K. Yakushijin, G.H. Buechi & AL. Demain. 1992. Formation of Water-soluble Monascus red pigment by biological and synthetic processes. US Patent US92-11986. Mitrajanty, K.D. 1994. Pengaruh faktor fisik dan kimia terhadap selama mutu pigmen angkak serta stabilitasnya selama penyimpanan dalarn beberapa jenis kemasan. FATETA IPB. Bogor Miyake, T., S. Ohno, & S. Sakai. 1984. Process for the production of Monascus pigment. US Patent US4442209 Rahayu, L. K. 2001. Produksi pig men dan senyawa statin rnelalui fermentasi Substrat cair dan substrat padat oleh Monascus purpureus Went Tesis. FMIPA Program Pasca Sarjana. UI. Jakarta Shepherd, D. 1977. The Relationships between pigment production and sporulation in Monascus. Biotechnology and fungal differentition. Fems Symposium No.4. Academic Press. New York. 107-118. Shin, SC., J-Y Ju, & J-H Suh, 1998. Analysis of enzymes which stimulate Monascus pigment production and optimization of fermentation procedures. Symposium on Monascus culture and application, July 8-10,1998, Toulouse, Perancis. Steinkraus, K.H. 1983. Handbook of Indigenous Fermented Foods. Marcel Dekker, Inc. New York. 243-553. Sutrisno, AD. 1987 Pembuatan dan peningkatan kualitas zat warna alarni yang dihasilkan oleh Monascus purpurueus. Di dalam: S. Fardiaz, R. Dewanti dan S. Budijanto (eds). Risalah seminar bahan makanan tambahan kimiawi, PAU Pangan dan Gizi, Institut Pertanian Bogor, Bogor. Wong, H.C. dan Koehler, PE 1983. Production of red water soluble Monascus pigment. Journal Food Science, 48: 1200-1203
Yongsmith, B., C. Chaisrisook, P. Chimanage & S. Krairak. 1998. Productionof yellow pigmen by MonasCLIs molds growing in cassava substrat. The Symposia on Monascus Culture and Aplicalion, July 8 - 10 1998 Toulouse. Wong, H-C & P.E. Koehler. 1981. Production and isolation of an antibiotic from Monascus purpureus and its relationship to pigment production. Journal of food Science. 46: 589-592 Y""n C S H180 Ferment:otive oroduction of imkil .oiqlllent Dillilill' Procedinq of
-
-
'die UI"ient3i FeTllienlt'-.l F0uus. 1\•. Ii. St0iilt\raU2 ~e\..).) G~il'i9hOI'\, 1I11,.111dll0
LANIPIRAN 2.
Tabel 2. Oaftar komposisi susu kedelai (per 100 9 bahan) No
Komposisi
Jumlah
1
Kalori (kal)
41
2
Protein (g)
3,5
3
Lemak (g)
2,5
4
Karbohidrat (g)
5,0
5
Kalsium (mg)
50
6
Fostor (mg)
45
7
8esi (mg)
0,7
8
Nilai vit A (S.I.)
200
9
ViI. 81 (mg.)
0,08
10
ViI. C (mg)
2
11
Air (g)
87,0
12
b.d.d (%)
100
--- ..-- .. " -
(Sumber: Oirektorat Gizi Oepartemen Kesehatan RI, 1996)
LAMPI RAN 3.
Tabel 3. Hasil uji pengaruh lama pemanasan terhadap kestabilan zat warna merah Monascus purpureus Went TISTR 3090 r'o,. .
--.-.-,--------~-.---,-
....---------.-
-----_.
-~------------
[.. Ll;IllClI],:lsa n jjaIllL__!'~QO
i
1=----=_--
0
I
~40C'
87.8
_
87.9
"T'-'~-'--'1~-6T7-0 -
55.30
I_~~-.~_. ~~_. -~-~I.~~._;:_~.~-_. .~;_~_~ -
1
__
_
.
__
:!.
.._.[.4750
4_4.80.J
Tabel4. Hasil uji pengaruh suhu terhadap kestabilan zat warna merah Monascus purpureus Went TISTR 3090
. ~~h~_Lo9 __ .__ .. 28 100
86.00 _..
125 150 180
~~9.Q.......
87.80
86.10
_-.----_._~.~--~-
-------_.._------.
65.50
_....._._---_._53.10
A 400 87.90
69.10 ...
65.60
43.70~.=~.·~0~-1
Tabel 5. Hasil uji pengaruh lama penyinaran terhadap kestabilan zat warna merah Monascus purpureus Went TISTR 3090
27.30
40.50
25.20
39.00
LAMPIRAN 5.
Tabel 8. Uji pembentuk warna merah antara sirup marjan, bubuk pigmen angkak, dan zat warna sintetis
R
1 Sirup marjan Perlakuan
l-~l---'--
2 Bubuk pig men angkak No Perlakuan ~-,_.-
3 4
5 6 7 8 9 - 10 _ . .._----
" 500 1,053 0,377 0,282 0,190
5 10 15 20
~~~
I-t-
Pengenceran
P1 P2 P3 P4 P5 P6 P7 P8 P9 P10 ..
."~-_
Pengenceran (10 2 ) 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
UOO .
1,177 0,876 0,640 0,501 0,448 0,361 0,228 0,211 0,208 0,191
LAMPIRAN 7
Gambar 11. HasH fermentasi Monascus purpureus Went TISTR 3090 umur 7 hari pada perlakuan 2,5%, 5%,7,5%, dan 10% susu kedelai dan 4 hari waktu fermentasi Saccharomyces sp R1
Gambar 12. HasH fermentasi Monascus purpureus Went TISTR 3090 pad a Berbagai konsentrasi susu kedelai dan waktu fermentasi Saccharomyces sp R1
LAMPI RAN 8
Gambar 13. Hasil fermentasi Saccharomyces sp R1 umur 4 hari
Gambar 14. Perbandingan pengaruh sinar matahari selama 24 jam terhadap zat warna merah pigmen Monascus sp
LAMPIRAN 9
Gambar 15. Perbandingan pengaruh lamaperhanasahselama 1 jam, 2 jam, 3 jam, dan 4 jam terhadap zat warna merah pigmen Monascus sp
Gambar 16. Perbandingan pengaruh lama pemanasan selama 4 jam terhadap zat warna merah pigmen Monascus sp pada suhu 29 ac, 100 ac, 125 ac, dan 180 ac
44
