Jurnal Agrotek, 1(6):65-71. 2009 ISSN 1907-039
Pengaruh Jenis dan Konsentrasi Pengemulsi terhadap Stabilitas Emulsi Minyak Buah Merah (Pandanus conoideus L.) [The effects of types and concentration of emulsifier to red fruit (Pandanus conoideus L.), emulsion stability] Murtiningrum1), Zita L. Sarungallo1), Meike M. Lisangan1) dan Aprida Pongsibidang2) 1) Jurusan Teknologi Pertanian, Fakultas Pertanian dan Teknologi Pertanian (Fapertek) Universitas Negeri Papua (UNIPA), Jl. Gunung Salju Amban Manokwari, Papua Barat. Email:
[email protected] 2) Alumni Jurusan Teknologi Pertanian, Fapertek UNIPA
Abstrak Penelitian ini bertujuan untuk menentukan jenis dan konsentrasi pengemulsi dalam formulasi emulsi minyak buah merah dan mempelajari pengaruhnya terhadap stabilitas emulsi. Emulsi minyak buah merah dibuat dengan menggunakan rasio minyak dan air 7:3 dengan perlakuan pengemulsi CMC (carboxyl methyl cellulose) pada konsentrasi 0,20-0,25%, sedangkan Tween 20 dan Tween 80 masing-masing dengan konsentrasi 0,40-0,45%. Hasil penelitian ini menunjukkan bahwa penggunaan pengemulsi ganda lebih menghasilkan emulsi yang stabil dibandingkan pengemulsi tunggal. Kombinasi pengemulsi ganda yaitu CMC 0,2% dengan Tween 20 0,5%, dan kombinasi CMC 0,2% dengan Tween 80 0,5% menghasilkan emulsi minyak buah merah dengan warna merah oranye, aroma dan rasa yang khas, dan kental dengan kestabilan 25 hari. Kata Kunci : Emulsi minyak buah merah (Pandanus conoideus L.), pengemulsi, dan stabilitas Abstract This objectives of the research were to find the types and concentration of emulsifier of red fruit (Pandanus conoideus L.) oil emulsion, and to study their effect to emulsion stability. Red fruit oil emulsion was made by red fruit oil and water ratio 7:3 with uses carboxyl methyl cellulose (0.2-0.25%), Tween 20 dan Tween 80 (0.4-0.45%) as emulsifier. The result of this research showed that the use of double emulsifier more effective to stabilized the red fruil oil emulsion than mono emulsifier. Combination of double emulsifier produced red fruit oil emulsion with red clolour, good flavor, sweet, and viscous with stability up to 25 days. Key Words: red fruit (Pandanus conoideus L.) oil emulsion, emulsifier, and stability.
PENDAHULUAN Minyak buah merah sebagai sumber antioksidan dan telah dilaporkan dapat menyebuhkan berbagai penyakit, tetapi cara mengkonsumsinya terbatas dalam bentuk minyak sehingga tidak dapat diterima oleh semua kalangan. Untuk meningkatkan penerimaan konsumen perlu dilakukan melalui diversifikasi produk minyak buah merah sehingga dihasilkan produk dengan cita rasa yang menarik, yaitu dalam bentuk emulsi yang menyehatkan. Emulsi merupakan suatu sistem yang terdiri dari dua fase yang tidak saling melarutkan dimana salah satu cairan terdispersi dalam bentuk globula dalam cairan yang lain. Minyak dan air merupakan cairan yang tidak saling berbaur karena memiliki berat jenis yang berbeda, sehingga diperlukan zat pengemulsi untuk mempertahankan agar fase terdispersi tetap terdispersi dalam fase pendispersi tetap stabil. Pengemulsi adalah suatu bahan aktif permukaan yang mampu menurunkan tegangan antarmuka antara udara-cairan dan cairancairan, sehingga mempermudah terbentuknya emulsi dan tetap stabil selama penyimpanan (DeMan, 1997). Setiap pengemulsi memiliki sifat yang berbeda-beda dan masing-masing memiliki kelebihan dan kekurangan, seperti polyoxyethylene sorbitan monooleate (Tween 80) dan carboxyl methyl cellulose (CMC). Tween 80 digunakan sebagai bahan pengemulsi, karena sangat larut dalam air, larut dalam minyak jagung, minyak biji kapas, etanol, metanol dan toluen, tetapi tidak larut dalam minyak mineral (Anonymous,1976), sedangkan CMC berfungsi sebagai pengental, penstabil, pengikat, pembentuk lapisan dan pensuspensi, bersifat larut dalam air panas dan air dingin, stabil pada kisaran pH 5-10, tetapi pengasaman dibawah pH tersebut akan mengurangi viskositas dan stabilitas (Frye dan Setser, 1993). Oleh sebab itu perlu dilakukan upaya pemilihan jenis dan konsentrasi pengemulsi sehingga menghasilkan formula emulsi minyak buah merah yang stabil. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk menentukan jenis dan konsentrasi pengemulsi dalam formulasi emulsi minyak buah merah dan pengaruh jenis dan konsentrasi pengemulsi terhadap stabilitas emulsi minyak buah merah. METODOLOGI PENELITIAN Bahan Bahan baku utama yang digunakan dalam penelitian ini yaitu minyak buah merah jenis MMS yang telah di-degumming asal Distrik Merdey Kabupaten Teluk Bintuni. Sedangkan bahan pendukung yang diperlukan dalam pembuatan emulsi adalah carboxyl methyl cellulose (CMC), Polyoxyethylene sorbitan monolaurate (Tween 20) dan Polyoxyethylene sorbitan monooleate (Tween 80), gula, esens orange citrus, butylated hydroytoluene (BHT), ethylene diamine tetra acetic acid (EDTA), dan sodium benzoat. Metode Penelitian Metode yang digunakan dalam penelitian ini adalah metode eksperimen, dengan perlakuan jenis pengemulsi dalam formulasi emulsi minyak buah merah yaitu CMC, Tween 20 dan Tween 80 dengan konsentrasi berturut-turut 0,15-0,20%, 0,30-0,50% dan 0,30-0,50%. Degumming Minyak Buah merah Minyak buah merah dihasilkan dengan cara tradisional Merdey. Proses degumming dilakukan dengan cara pencampuraan minyak buah merah dengan asam sitrat 0,2%, dalam penangas air dengan suhu 60-70oC selama 10 menit. Selanjutnya dilakukan pencucian dengan air (60oC) dan pengendapan. Proses ini diulang sampai pH air pencucian netral. Minyak yang
dihasilkan kemudian dipanaskan dalam penangas air untuk menguapkan air yang masih tersisa dan dikemas. Pembuatan Emulsi Minyak Buah Merah
Penentuan jenis pengemulsi didasarkan pada hasil penelitian Murtiningrum dkk. (2007), bahwa tiga jenis pengemulsi yang mampu membentuk emulsi minyak buah merah yaitu CMC dengan konsentrasi terbaik 0,20-0,25%, serta Tween 20 dan Tween 80 dengan konsentrasi terbaik 0,40-0,45%. Oleh sebab itu pengemulsi yang akan digunakan dalam tahap penelitian ini adalah CMC, Tween 20 dan Tween 80 dengan menggunakan rasio minyak dan air 7:3, untuk menghasilkan emulsi dengan kandungan betakaroten dan tokoferol yang tinggi. Penambahan bahan tambahan makanan lainnya dalam formulasi emulsi minyak buah merah, disesuaikan dengan batas penggunaan maksimum menurut peraturan Menteri Kesehatan RI (1992) yaitu sodium benzoat (0,06%) sebagai pengawet, EDTA (0,02%) sebagai pengkelat, BHT (0,02%) sebagai antioksidan, esens secukupnya (1,5%) untuk meningkatkan aroma, dan sukrosa atau gula secukupnya (15%) sebagai pemanis. Konsentrasi pengemulsi dalam setiap formula emulsi minyak buah merah disajikan pada Tabel 1. Tabel 1. Konsentrasi Pengemulsi Emulsi Minyak Buah Merah Konsentrasi Pengemulsi Formula Rasio Minyak:Air Tween 80 (%) Tween 20 (%) CMC (%) A 7:3 0,50 B 7:3 0,50 C 7:3 0,50 0,20 D 7:3 0,50 0,20 E 7:3 0,50 0,15 F 7:3 0,50 0,15 G 7:3 0,45 H 7:3 0,45 I 7:3 0,20 J 7:3 0,45 0,20 K 7:3 0,45 0,20 L 7:3 0,35 0,20 M 7:3 0,35 0,20 N 7:3 0,30 0,20 O 7:3 0,30 0,20 Keterangan: - : tidak ditambahkan
Proses pembuatan emulsi minyak buah merah, menggunakan metode Inggris (Sprowl, 1960) yaitu dengan mendispersikan pengemulsi ke dalam air. Berdasarkan metode ini maka pembuatan emulsi pada setiap komposisi formula dilakukan dengan cara melarutkan BHT dan EDTA dalam minyak buah merah dengan cara dihomogenisasi selama 30 detik, kemudian pada tempat yang terpisah pengemulsi dilarutkan dalam air hangat terlebih dahulu, setelah itu ditambahkan gula, sodium benzoat dan esens orange citrus. Selanjutnya campuran tersebut dimasukkan ke dalam minyak buah merah dan dihomogenisasi kembali 5-10 menit dengan menggunakan homogenizer (WiseMixe HG-15A, Daihan). Emulsi minyak buah merah yang dihasilkan dikemas dalam tabung reaksi berulir. Pengamatan dilakukan secara visual terhadap warna, aroma, rasa, kekentalan, dan daya kestabilan setiap formula emulsi minyak buah merah yang dihasilkan. Penelitian dilakukan tiga kali ulangan. Data yang diperoleh ditabulasi dan dibahas secara deskriptif.
HASIL DAN PEMBAHASAN Pengaruh sifat fisik formula emulsi minyak buah merah terhadap warna, aroma, rasa, kekentalan dan kestabilan selama 25 hari penyimpanan disajikan pada Tabel 2. Tabel 2. Sifat Fisik Emulsi Minyak Buah Merah Konsentrasi Pengemulsi Formula
Tween 80 (%)
Tween 20 (%)
CMC (%)
Sifat Fisik Emulsi Buah Merah Warna
Aroma
merah oranye merah oranye merah oranye merah oranye merah oranye
orange citrus orange citrus orange citrus orange citrus orange citrus
merah oranye merah oranye merah oranye merah oranye merah oranye merah oranye merah oranye merah oranye merah oranye merah oranye
orange citrus orange citrus orange citrus orange citrus orange citrus orange citrus orange citrus orange citrus orange citrus orange citrus
Rasa
Kekentalan
Daya Stabilitas (hari)
Pengemulsi Tunggal A
0,50
-
-
B
-
0,50
-
C
0,45
-
-
D
-
0,45
-
E
-
-
0,20
manis manis manis manis manis
Tidak kental Tidak kental Tidak kental Tidak kental Sangat kental
1 1 1 1 6
Pengemulsi Ganda F
0,50
-
0,20
G
-
0,50
0,20
H
0,50
-
0,15
I
-
0,50
0,15
J
0,45
-
0,20
K
-
0,45
0,20
L
0,35
-
0,20
M
-
0,35
0,20
N
0,30
-
0,20
O
-
0,30
0,20
manis
Kental
25
manis
Kental
25
manis manis
Agak kental Agak kental
18 17
manis
Kental
25
manis
Kental
13
manis
Kental
6
manis
Kental
8
manis
Kental
6
manis
Kental
10
Keterangan : - : tidak ditambahkan
Kestabilan Warna, Aroma, dan Rasa. Minyak buah merah secara fisik berwarna merah pekat karena mengandung pigmen karotenoid. Menurut Winarno (1992) karotenoid merupakan kelompok pigmen yang berwarna kuning, merah dan oranye, serta bersifat larut dalam minyak. Budi et al., (2005), melaporkan bahwa kadungan karotenoid dalam minyak buah merah sebesar 12.000 ppm. Data pada Tabel 2 memperlihatkan bahwa, campuran minyak buah merah (70%) dan air (30%) serta pengemulsi dan bahan tambahan lainnya dalam proses emulsifikasi menghasilkan produk emulsi dengan warna merah oranye. Perlakuan jenis dan konsentrasi pengemulsi umumnya tidak memberikan pengaruh terhadap warna emulsi pada tiap formula.
Penyimpanan selama 25 hari tidak menyebabkan perubahan warna emulsi minyak buah merah yang dihasilkan. Aroma minyak buah merah yang yang normal adalah tidak menyimpang dengan aroma pandan sebagai aroma spesifik buah merah. Penambahan esens dalam emulsi minyak buah merah bertujuan untuk membentuk aroma baru atau menetralisir bila bergabung dengan komponen dalam bahan pangan (Cahyadi, 2006). Penambahan esens orange citrus dengan konsentrasi 1,5% mampu menutupi aroma minyak buah merah, sehingga meningkatkan aroma produk emulsi yang dihasilkan. Data pada Tabel 2 menunjukkan bahwa aroma dari ke15 formula emulsi minyak buah merah tidak mengalami perubahan selama penyimpanan 25 hari. Minyak buah merah tidak berasa, sehingga penambahan gula bertujuan untuk meningkatkan cita rasa dan tingkat kesukaan dari formula emulsi minyak buah merah yang dihasilkan. Data pada Tabel 2 menunjukkan bahwa penambahan gula dengan konsentrasi 15% sudah cukup memberikan rasa manis terhadap emulsi minyak buah merah dan cenderung stabil selama penyimpanan 25 hari. Stabilnya warna, aroma dan rasa dari semua formulasi yang dihasilkan diduga selain dipengaruhi oleh komposisi bahan tambahan yang tepat, juga karena emulsi dikemas dengan baik sehingga tidak terkontaminasi oleh kondisi lingkungan yang kurang menguntungkan. Kekentalan Emulsi Buah Merah Kekentalan merupakan salah satu sifat suatu bahan yang berhubungan dengan gaya mekanik. Data pada Tabel 2. memperlihatkan bahwa secara fisik kekentalan dari ke-15 formula emulsi minyak buah merah yang dihasilkan berbeda-beda dipengaruhi oleh jenis dan konsentrasi pengemulsi yang digunakan. Penggunaan pengemulsi tunggal yaitu Tween 20 dan Tween 80 dalam formula emulsi FA, FB, FC, dan FD menghasilkan emulsi yang tidak kental (agak encer). Hal ini dimungkinkan karena Tween 20 dan 80 lebih bersifat hidrofilik yang lebih banyak berikatan dengan air dalam menurunkan tegangan antar muka sehingga emulsi yang dihasilkan tidak kental. Sedangkan penggunaan CMC 0,20% pada FE menghasilkan emulsi sangat kental. Peningkatan kekentalan emulsi minyak buah merah ini disebabkan karena CMC termasuk gum yang larut dalam air dan bersifat mengikat air sehingga viskositas larutan meningkat (Klose dan Glicksman, 1997). Penggunaan zat pengemulsi ganda dengan mengkombinasikan 2 jenis pengemulsi yang berbeda menghasilkan emulsi agak kental sampai kental dipengaruhi oleh konsentrasi pengemulsi yang digunakan. Data pada Tabel 2 memperlihatkan bahwa pada formula emulsi yang menggunakan konsentrasi CMC lebih tinggi (FF, FG, FJ, FK, FL, FM, FN, dan FO) akan menghasilkan akan semakin kental kental dan begitu pula sebaliknya. Hal ini dapat terlihat pada penggunaan CMC dengan konsentasi 0,20% lebih kental dibandingkan dengan konsentrasi 0,15% dan pada formula H dan I agak kental. Hal ini berkaitan dengan kemampuan CMC sebagai pengental. Sedangkan pengemulsi jenis Tween 20 dan Tween 80 tidak memberi pengaruh terhadap kekentalan walaupun konsentrasi dinaikan atau diturunkan (Murtiningrum et al., 2007). Hal ini terlihat secara jelas pada penggunaan jenis Tween 20/80 dengan konsentasi 0,50% kekentalannya tidak berbeda dengan konsentrasi 0,30%, yang diduga dipengaruhi oleh sifat hidrofiliknya sehingga tidak mempegaruhi kekentalan emulsi. Stabilitas Emulsi Minyak Buah Merah Kestabilan suatu emulsi merupakan salah satu karakter terpenting dan mempunyai pengaruh besar terhadap mutu produk emulsi ketika dipasarkan. Stabilitas emulsi ini akan berpengaruh terhadap daya simpan sistem emulsi tersebut (Suryani et al., 2002). Kestabilan ke-15 formula emulsi minyak buah merah diamati secara fisik selama 25 hari
Kestabilan formula emulsi minyak buah merah bervariasi dipengaruhi oleh jenis dan konsentrasi pengemulsi. Data pada Tabel 2 memperlihatkan bahwa formula emulsi minyak buah merah yang menggunakan pengemulsi tunggal jenis Tween 20 dan Tween 80 yaitu formula A, B, C, dan D memiliki kestabilan yang relatif sangat singkat yaitu 1 hari, sedangkan pada formula emulsi minyak buah merah yang menggunakan pengemulsi tunggal CMC (formula I) memiliki kestabilan yang lebih lama yaitu 6 hari. Formula emulsi minyak buah merah yang menggunakan pengemulsi ganda yaitu Tween 20 dan CMC, serta Tween 80 dan CMC rata-rata memiliki kestabilan dengan kisaran 6-25 hari. Penggunaan pengemulsi tunggal Tween 20 dan Tween 80 dengan konsentrasi 0,450,5% (FA, FB, FC, dan FD) sudah cukup mampu membentuk emulsi minyak buah merah, tetapi memiliki stabilitas yang sangat rendah karena setelah 1 hari sudah terjadi pemisahan air dari emulsi. Hal ini menunjukkan bahwa Tween 20 dan Tween 80 tidak memiliki kemampuan sebagai penstabil. Suryani et al., (2002) menyatakan bahwa, selain pengemulsi perlu juga penambahan penstabil untuk meningkatkan stabilitas emulsi. Ditambahkan pula bahwa maksud dari penambahan penstabil seperti CMC adalah untuk meningkatkan viskositas medium pendispersi. Penggunaan pengemulsi tunggal CMC dengan konsentrasi 0,20% (FE) dapat membentuk emulsi minyak buah merah dengan kekentalan yang sangat kental namun rata-rata pada hari ke-6 emulsi menjadi tidak stabil, yang ditandai dengan terbentuknya butiran-butiran minyak yang merupakan awal terjadinya koalesenses. Hal ini diduga dipengaruhi oleh kemampuan CMC dalam meningkatkan kekentalan emulsi sehingga proses emulsifikasi dengan menggunakan alat homogenizer menjadi terhambat dan menghasilkan droplet yan glebih besar. Oleh karena itu penggunaan CMC sebagai pengemulsi tunggal tidak dapat menghasilkan produk emulsi yang stabil dalam waktu penyimpanan yang cukup lama. Data pada Tabel 2 memperlihatkan bahwa kombinasi pengemulsi ganda yaitu Tween 20 dan CMC, serta Tween 80 dan CMC menghasilkan emulsi dengan kestabilan yang bervariasi yaitu 6-25 hari. Kestabilannnya dipengaruhi oleh jenis dan konsentrasi pengemulsi yang digunakan. Penggunaan pengemulsi ganda Tween 20 maupun Tween 80 pada konsentrasi 0,45-0,50% dengan CMC 0,20% menghasilkan kestabilan yang tinggi yaitu 25 hari (FI, FG, dan FJ). Hal ini dimungkinkan karena pengemulsi jenis Tween bersifat hidroflik sehingga akan (Hasenhuettl dan Hartel, 1997). Anonymous (1976) menambahkan bahwa Tween 80 berbahan dasar alkohol heksahidrat. Sehingga diduga, gugus OH pada alkohol yang terdapat dalam Tween 80 akan berikatan dengan gugus OH pada air sehingga membentuk ikatan dwikutub (positif dan negatif) sehingga terbentuk globula-globula fase terdispersi yang seragam, sementara CMC yang merupakan turunan selulosa akan mengentalkan dan menstabilkan emulsi. Pada Tabel 2 juga memperlihatkan bahwa penurunan konsentrasi CMC menjadi 0,15% menghasilkan kestabilan emulsi yang cenderung menurun menjadi 17-18 hari (FE dan FF), yang diduga dipengaruhi oleh menurunnya tingkat kekentalan emulsi. Penurunan konsentrasi Tween 20 maupun Tween 80 pada kisaran 0,30-0,35% juga semakin menyebabkan kestabilan menurun menjadi 6-10 hari (FL, FM, FN dan FO). Penggunaan pengemulsi ganda lebih stabil dibandingkan yang pengemulsi tunggal. Emulsi minyak buah merah dengan menggunakan kombinasi pengemulsi Tween 20 atau Tween 80 dengan CMC, dapat saling melengkapi. Hal ini diperkuat oleh Suryani et al., (2002) yang menyatakan bahwa kombinasi dari beberapa pengemulsi akan menambah kesempurnaan sifat fisik maupun kimia dari emulsi. Satu pengemulsi memiliki kelebihan dan kekurangan sehingga kekurangan tersebut akan ditutup oleh pengemulsi lainnya. Kamel (1991) menambahkan bahwa kestabilan emulsi tidak hanya dipengaruhi oleh jenis pengemulsi saja, namun juga dipengaruhi oleh beberapa faktor antara lain yaitu tidak sesuainya rasio antara fase terdispersi dan fase pendispersi, jumlah pengemulsi yang tidak tepat, guncangan
mekanik atau getaran, serta pemerangkapan udara saat proses homogenisasi (Kamel, 1991; Suryani et al., 2002). KESIMPULAN Stabilitas emulsi sangat dipengaruhi oleh jenis dan konsentrasi pengemulsi yang digunakan. Penggunaan pengemulsi ganda lebih menghasilkan emulsi yang stabil dibandingkan pengemulsi tunggal. Kombinasi pengemulsi ganda yaitu CMC 0,2% dengan Tween 20 0,5%, dan kombinasi CMC 0,2% dengan Tween 80 0,5% menghasilkan emulsi minyak buah merah dengan warna merah oranye, aroma dan rasa yang khas, dan kental dengan kestabilan 25 hari. UCAPAN TERIMAKASIH Peneliti mengucapkan terima kasih kepada Direktorat Pembinaan Penelitian dan Pengabdian Kepada Masyarakat, Direktorat Jenderal Pendidikan Tinggi atas dana yang diberikan melalui Dana Penelitian Insentif Terapan oleh Kementrian Negara Riset dan Tekknologi, dengan nomor kontrak 96/RT/Insentif/PPK/I/2007.
DAFTAR PUSTAKA Anonymous. 1976. The merck Index of Chemical and Drugs. Merck and Co., Inc. New York. Budi, I.M., R.Hartono, dan I. Setyanova. 2005. Tanya Jawab Seputar Buah merah. Penebar Swadaya. Jakarta. Cahyadi, W. 2006. Bahan Tambahan Makanan. Bumi Aksara. Jakarta. DeMan, J. M. 1997. Kimia Makanan. Institut Teknologi Bandung. Bandung. Departemen Kesehatan Republik Indonesia. 1992. Kumpulan Peraturan Perundang-undangan di Bidang Makanan Edisi II. Bakti Husada.Direktorat Jenderal Pengawasan Obat dan Makanan, Jakarta. Frye, A. M. and C. S. Setser. 1993. Bulking Agents and Fat Subtitutes. In : A. M. Altschul (Ed). Low Calorie Foods Handbook. Marcel Dekker, Inc. New York. Hasenhuettl, G. L. and R. W. Hartel. 1997. Food Emulsifier and Their Aplications. Chapman and Hall Pub. New York. Kamel, B. S. 1991. Emulsifier. In : Smith, J. (Ed). Food Additive User’s Handbook. Van Nostrand Reinhold. New York. Klose, R. E. dan Glikcksman, M. 1977. Gums. In : Fennema, (Ed). Food Chemistry. O. R. Marcel Dekker, Inc. New York. Murtiningrum, Z. L. Sarungallo, H. T. Uhi dan W. B. Irianti. 2007. Formulasi Produk, Ketersediaan Hayati Beta Karoten dan Kajian kelayakan dari Minuman Emulsi Karoten Minyak Buah Merah (Pandanus conoideus Lamk) Laporan Penelitian. Universitas Negeri Papua, Manokwari.
Suryani, A., I. Sailah dan E. Hambali. 2002. Teknologi Emulsi. Jurusan Teknologi Industri Pertanian, Fakultas Teknologi Pertanian, Institut Pertanian Bogor. Bogor. Winarno, F.G. 1992. Kimia Pangan dan Gizi. Gramedia Pustaka Utama. Jakarta.
