SINTESIS NANOPARTIKEL EKSTRAK KULIT MANGGIS MERAH (Garcinia forbesii) DAN KAJIAN SIFAT FUNGSIONAL PRODUK ENKAPSULASINYA
NURMALIA NINGSIH
DEPARTEMEN ILMU DAN TEKNOLOGI PANGAN FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2016
PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA* Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi berjudul Sintesis Nanopartikel Ekstrak Kulit Manggis Merah (Garcinia forbesii) dan Kajian Sifat Fungsional Produk Enkapsulasinya adalah benar karya saya dengan arahan dari komisi pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apapun kepada perguruan tinggi mana pun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir skripsi ini. Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut Pertanian Bogor. Bogor, September 2016 Nurmalia Ningsih NIM F24120065
ABSTRAK NURMALIA NINGSIH. Sintesis Nanopartikel Ekstrak Kulit Manggis Merah (Garcinia forbesii) dan Kajian Sifat Fungsional Produk Enkapsulasinya. Dibimbing oleh SEDARNAWATI YASNI dan SRI YULIANI. Kulit manggis merupakan bagian dari buah manggis yang termasuk dalam limbah. Studi sifat fungsional kulit manggis dapat memberikan manfaat bagi kesehatan. Tetapi aplikasi ke dalam produk belum banyak dikaji. Enkapsulasi berbasis nanopartikel merupakan pendekatan yang efektif dalam memasukkan zat aktif kulit manggis ke dalam produk pangan. Tujuan penelitian ini adalah menghasilkan nanopartikel ekstrak kulit manggis merah Garcinia forbesii (GF) dan kulit manggis mangostana atau Garcinia mangostana (GM), menghasilkan produk enkapsulasinya, dan mengetahui sifat fungsionalnya. Metode penelitian meliputi ekstraksi, sintesis nanopartikel, dan spray drying. Dalam ekstraksi kulit manggis digunakan metode maserasi dan refluks dengan pelarut etanol 70%. Pada tahap sintesis nanopartikel digunakan dua konsentrasi kitosan yaitu 0.2% dan 1% dengan dua konsentrasi STPP 0.2% dan 0.1%. Selanjutnya dilakukan spray drying dengan bahan penyalut kombinasi antara maltodekstrin dan isolat protein kedelai (MISP), dan kombinasi antara maltodekstrin dan Na-kaseinat (MK). Hasil penelitian menunjukkan bahwa ekstraksi kulit manggis merah Garcinia forbesii (GF) dan kulit manggis mangostana atau Garcinia mangostana (GM) menggunakan metode refluks memberikan hasil yang lebih baik dibandingkan dengan metode maserasi, yaitu berturut-turut nilai rendemen 41.60±1.780% dan 41.67±0.248%, aktivitas antioksidan 13425.00±82.916 AEAC μg/mL dan 12425.00±86.603 AEAC μg/mL, kadar total fenol 785.87±4.612 GAE μg/mL dan 5105.98±218.120 GAE μg/mL, warna merah dan kuning kemerahan. Formula nanopartikel yang terbaik yaitu dengan konsentrasi kitosan 0.2% dan STPP 0.1% pada (GF) dan (GM), berturutturut memiliki ukuran partikel 214.40±3.505 nm dan 285.20±5.990 nm, nilai indeks polidispersitas 0.36±0.026 dan 0.46±0.019, zeta potensial 15.40±0.432 mV dan 33.40±0.732 mV, aktivitas antioksidan 5729.17±198.742 AEAC μg/mL dan 4562.50±198.737 AEAC μg/mL, dan kadar total fenol 1714.67±16.304 GAE μg/mL dan 2711.96±13.587 GAE μg/mL. Pada hasil enkapsulasi menggunakan bahan penyalut MK memberikan nilai sifat fungsional yang lebih baik dibandingkan dengan bahan penyalut MISP, dengan nilai aktivitas antioksidan (GF) dan (GM) sebesar 5550.00±223.611 AEAC μg/mL dan 5766.67±317.984 serta nilai total fenol 2896.74±84.333 GAE μg/mL dan 2958.70±168.248 GAE μg/mL. Bentuk morfologi enkapsulat MISP dan MK berbentuk bulat keriput, permukaan kasar, terjadi pengerutan dan bentuk yang tidak seragam. Hasil kajian sifat-sifat fungsional produk enkapsulasi ekstrak kulit manggis merah Garcinia forbesii (GF) dan kulit manggis mangostana atau Garcinia mangostana (GM) dapat menjadi acuan dalam pengembangan dan pemanfaatan kulit manggis merah dengan teknologi nano dalam upaya diversifikasi pangan yang bermanfaat bagi kesehatan. Kata kunci : Garcinia forbesii, Garcinia mangostana, nanopartikel, enkapsulasi
ABSTRACT NURMALIA NINGSIH. Nanoparticle Synthesis of Red Mangosteen Peel Extract (Garcinia forbesii) and Fungtional Behaviour of Its Product Encapsulation. Supervised by SEDARNAWATI YASNI and SRI YULIANI. Mangosteen skin is a part of mangosteen fruit which known as waste. A functional characteristic study of mangosteen skin could give benefit for health. However, it application into a product has not been widely studied. Encapsulation based nanoparticle is an effective approach on inserting active compounds of mangosteen skin into food products. The purpose of this research are to produces nanoparticle of red mangosteen extract Garcinia forbesii (GF) and common mangosteen skin Garcinia mangostana (GM), produces it encapsulation products, and discovers it functional characters. Research methods involve extraction, nanoparticle synthesis and spray drying. Extraction of mangosteen skin used maceration methods and refluxs with solvent ethanol 70%. The second phase of nanoparticle synthesis used two concentration of chitosan that is 0.2% and 1% with two concertation of STPP that is 0.2% and 0.1%. The third phase is spray drying with coating materials a combination between maltodextrin and soy protein isolate (MSPI), and a combination between maltodextrin and casein (MC). The result of this research shows that extractions of Garcinia forbesii (GF) dan Garcinia mangostana (GM) using refluxs methods give a better result than with maceration methods, that is (GF) and (GM) consecutive with rendement value 41.60±1.780% and 41.67±0.248%, antioxidant activity 13425.00±82.916 AEAC μg/mL and 12425.00±86.603 AEAC μg/mL, total phenol levels 785.87±4.612 GAE μg/mL and 5105.98±218.120 GAE μg/mL, red and redish yellow colours. The best nanoparticle formula is at concentration of chitosan 0.2% and STPP 0.1% in both (GF) and (GM), consecutive have partikel size 214.00±3.505nm and 285.20±5.990 nm, polydispersity index value 0.36±0.026 and 0.46±0.019, potensial zeta 15.40±0.432 mV and 33.40±0.732 mV, antioxidant activity 5729.17±198.742 AEAC μg/mL dan 4562.50±198.737 AEAC μg/mL, and total phenol levels 1714.67±16.304 GAE μg/mL and 2711.96±13.587 GAE μg/mL. On results of encapsulation using coating materials MC give functional behaviour value better than coating materials MSPI, with antioxidant activity value (GF) dan (GM) 5550.00±223.611 AEAC μg/mL and 5766.67±317.984 with total phenol value 2896.74±84.333 GAE μg/mL and 2958.70±168.248 GAE μg/mL. Morphology form of MSPI and MC encapsulate shaped round wrinkles, rough surface and not uniform. This research expected could be a reference materials for development functional food in product developments based red mangosteen skin Garcinia forbesii (GF) and common mangosteen mangostana or Garcinia mangostana (GM) with nano technology for food diversification and which gives human healthy body.
Keywords: Garcinia forbesii, Garcinia mangostana, nanoparticle, encapsulation
SINTESIS NANOPARTIKEL EKSTRAK KULIT MANGGIS MERAH (Garcinia forbesii) DAN KAJIAN SIFAT FUNGSIONAL PRODUK ENKAPSULASINYA
NURMALIA NINGSIH
Skripsi sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknologi Pertanian pada Departemen Ilmu dan Teknologi Pangan
DEPARTEMEN ILMU DAN TEKNOLOGI PANGAN FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2016
PRAKATA Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah subhanahu wa ta’ala atas segala karunia-Nya sehingga penulisan karya ilmiah berhasil diselesaikan. Tema yang dipilih dalam penelitian yang dilaksanakan sejak bulan April sampai dengan September 2016 ini ialah sintesis nanopartikel Garcinia forbesii, dengan judul Sintesis Nanopartikel Ekstrak Garcinia forbesii (Garcinia forbesii) dan Kajian Sifat Fungsional Produk Enkapsulasinya. Ucapan terima kasih penulis sampaikan kepada Ibu Prof. Dr. Ir Sedarnawati Yasni, M.Agr dan Ibu Dr. Ir. Sri Yuliani, MT selaku pembimbing yang telah meluangkan waktu untuk membimbing penulis selama melakukan penelitian serta Dr. Ir. Sukarno, M.Sc selaku penguji yang telah banyak memberikan saran yang konstruktif. Selain itu, ucapan terima kasih penulis sampaikan kepada Ira Mulyawanti, S.TP, M.Si, Kun Tanti Dewandari, STP, M.Si, teknisi dan laboran di Balai Besar Litbang Pascapanen Pertanian, diantaranya Bu Citra, Pak Afdan, Bu Emma, Pak Idris, Pak Tri, Pak Asep, teknisi dan laboran di laboratorium Ilmu dan Teknologi Pangan IPB, diantaranya Bapak Yahya, Mba Yane, Bu Antin, Bu Sri, Pak Rojak, Pak Sobirin, Pak Gatot, Mba Rizka, Mba Irin, Mba Yuli, teman-teman ITP angkatan 49, teman sebimbingan Octarina Indah Setyowati dan Wulan Sadat Wati, teman-teman asrama APD IPB, teman-teman TPB dan lainnya yang tidak dapat disebutkan satu persatu yang telah membantu selama pelaksanaan penelitian. Ungkapan terima kasih juga disampaikan kepada ayah, ibu, serta seluruh keluarga, atas segala doa dan kasih sayangnya yang tiada putus. Penulis telah berupaya menyajikan karya ilmiah ini dengan baik, walaupun masih dirasa banyak kekurangan bagi pembaca dan yang mencermatinya. Semoga karya ilmiah ini bermanfaat.
Bogor, September 2016 Nurmalia Ningsih
DAFTAR ISI DAFTAR TABEL
vi
DAFTAR GAMBAR
vii
DAFTAR LAMPIRAN
viii
PENDAHULUAN
1
Latar Belakang
2
Perumusan Masalah
3
Tujuan Penelitian
3
Manfaat Penelitian
3
METODE PENELITIAN
3
Bahan
3
Alat
4
Metode Penelitian
4
Ekstraksi Kulit Manggis
4
Sintesis Nanopartikel Ekstrak Kulit Manggis
5
Karakterisasi Nanopartikel Ekstrak Kulit Manggis
5
Enkapsulasi Nanopartikel Ekstrak Kulit Manggis
5
Karakterisasi Enkapsulat Nanopartikel Ekstrak Kulit Manggis
5
HASIL DAN PEMBAHASAN
12
Karakteristik Buah Manggis
12
Ekastraksi Kulit Manggis
13
Sintesis Nanopartikel Kulit Manggis
17
Spray Drying Nanopartikel Ekstrak Kulit Manggis
22
SIMPULAN DAN SARAN
27
Simpulan
27
Saran
27
DAFTAR PUSTAKA
28
LAMPIRAN
32
RIWAYAT HIDUP
65
DAFTAR TABEL 1 2 3 4 5 6 7
Deskripsi warna berdasarkan ohue Hasil analisis proksimat tepung kulit manggis Hasil eksraksi tepung kulit manggis Hasil chromameter ekstrak kulit manggis dari berbagai metode Hasil analisis karakterisasi nanopartikel Karakterisasi nanopartikel formula terpilih Hasil analisis sifat fungsional enkapsulat nanopartikel
8 12 16 14 18 18 26
DAFTAR GAMBAR 1 2 3 4 5 6 7 8
Tepung Garcinia mangostana dan tepung Garcinia forbesii Bola imaginer Munsell Ekstrak Garcinia forbesii dan Garcinia mangostana Interaksi kitosan dengan TPP Larutan nanopartikel ekstrak kulit manggis Hasil analisis TEM nanopartikel ekstrak Garcinia forbesii (GF) Hasil analisis TEM nanopartikel ekstrak Garcinia mangostana (GM) Enkapsulat nanopartikel bahan penyalut kombinasi maltodekstrin 60% dan ISP 40% (MISP) dan maltodekstrin 60% dengan Na-kaseinat 40% (MK) 9 Hasil analisis SEM enkapsulat nanopartikel ekstrak GF 10 Hasil analisis SEM enkapsulat nanopartikel ekstrak GM
1 7 16 17 19 21 21
22 24 25
DAFTAR LAMPIRAN 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17
Diagram alir penelitian Diagram alir persiapan bahan kulit manggis Diagram alir pembuatan ekstrak tepung kulit manggis Hasil analisis proksimat tepung kulit manggis Rendemen hasil ekstraksi tepung kulit manggis Hasil analisis anova rendemen ekstrak GF dan GM Hasil analisis aktivitas antioksidan ekstrak kulit manggis Kurva standar asam askorbat Hasil analisis total fenol ekstrak kulit manggis Kurva standar asam galat Hasil analisis anova aktivitas antioksidan, aktivitas antioksidan, total fenol, dan pH ekstrak Garcinia forbesii (GF) Hasil analisis anova aktivitas antioksidan, aktivitas antioksidan, total fenol, dan pH ekstrak Garcinia mangostana (GM) Hasil analisis warna dengan chromameter ekstrak GF Hasil analisis anova warna dengan chromameter ekstrak GF Hasil analisis warna dengan chromameter ekstrak GM Hasil analisis anova warna dengan chromameter ekstrak GM Karakterisasi sifat fisik nanopartikel GF dan GM
32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 44 46 47 49 50 52
18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34
Uji anova nanopartikel GF ukuran partikel dan indeks polidispersitas Uji anova nanopartikel GM ukuran partikel dan indeks polidispersitas Hasil analisis PSA F1 GF Hasil analisis PSA F2 GF Hasil analisis PSA F3 GF Hasil analisis PSA F4 GF Hasil analisis PSA F1 GM Hasil analisis PSA F2 GM Hasil analisis PSA F3 GM Hasil analisis PSA F4 GM Karakterisasi nanopartikel terpilih F2 GF dan GM Hasil analisis zeta potensial nanopartikel terpilih F2 GF Hasil analisis zeta potensial nanopartikel terpilih F2 GM Hasil analisis akivitas antioksidan enkapsulat nanopartikel GF dan GM Hasil analisis total fenol enkapsulat nanopartikel GF dan GM Analisis anova antioksidan dan total fenol enkapsulat nanopartikel Dokumentasi penelitian
54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70
PENDAHULUAN Latar Belakang Kondisi lingkungan dan pola konsumsi yang tidak seimbang serta paparan radikal bebas sudah banyak terjadi di masyarakat, sehingga menyebabkan bermunculan berbagai jenis penyakit degeneratif, seperti obesitas, penyakit jantung koroner, hipertensi, diabetes mellitus, maupun kanker. Oleh karena itu, penting adanya kesadaran terhadap pola konsumsi dan pola hidup yang seimbang. Kebutuhan antioksidan semakin meningkat seiring dengan meningkatnya kesadaran masyarakat terhadap pentingnya kesehatan. Antioksidan memiliki pengaruh positif bagi kesehatan karena antioksidan merupakan senyawa anti radikal bebas yang dapat mencegah dan mengurangi kerusakan oksidatif sel.
(a) (b) Gambar 1. (a) Tepung Garcinia mangostana (b) Tepung Garcinia forbesii Salah satu potensi buah-buahan Indonesia yang berkhasiat bagi kesehatan adalah buah manggis. Walaupun kulit buah manggis tergolong dalam limbah, namun mengandung senyawa aktif yang berkhasiat bagi kesehatan. Buah manggis ada berbagai jenis, salah satunya manggis merah (Garcinia forbesii) atau dikenal dengan nama mundar dan manggis mangostana (Garcinia mangostana). Perbedaan dengan manggis mangostana adalah buah manggis merah Garcinia forbesii berwarna merah cerah, berbentuk bundar, kulit buahnya tipis dan lunak, sedangkan dagingnya berwarna putih (Saleh 2003). Kulit manggis merah (Garcinia forbesii) memiliki kandungan air yang lebih tinggi dan daging buahnya lebih berasa asam dibandingkan dengan manggis mangostana (Garcinia mangostana). Pada umumnya, rasa asam pada buah disebabkan oleh akumulasi asam organik yang tinggi, seperti asam sitrat, asam malat, asam asetat, asam askorbat, dan lainnya (Ong 2007). Menurut Saleh (2003), kulit buah manggis merah (Garcinia forbesii) banyak dimanfaatkan sebagai pengganti asam jawa atau jeruk asam dalam memasak di Brunei Darussalam. Secara visual, tepung kulit manggis merah (Garcinia forbesii) berwarna merah cerah lebih menarik dibandingkan dengan warna tepung manggis mangostana (Garcinia mangostana) yang berwarna coklat. Hal ini dipengaruhi oleh komponen pigmen antosianin yang lebih tinggi pada manggis merah (Garcinia forbesii). Kulit manggis merah (Garcinia forbesii) juga tidak terlalu sepat dan pahit seperti manggis mangostana (Garcinia mangostana), hal ini dipengaruhi oleh kandungan tanin yang lebih rendah pada manggis merah (Garcinia forbesii) dibandingkan dengan manggis mangostana (Garcinia mangostana). Komponen zat aktif yang terdapat dalam kulit manggis diantaranya xanthon, antosianin, tanin, dan
2 senyawa fenolik lainnya. Zat aktif tersebut termasuk ke dalam antioksidan dan bermanfaat bagi kesehatan tubuh, diantaranya sebagai antibakteri, antiinflamasi, dan antifungal (Matsumoto et al. 2003). Selain itu, dapat bertindak sebagai pencegah penyakit degeneratif seperti jantung koroner, kanker, diabetes, hipertensi, struk (Lako et al. 2007). Penelitian Mranani (2015), menunjukkan bahwa kulit manggis merah (Garcinia forbesii) yang memiliki kandungan asam lebih tinggi dibandingkan dengan manggis mangostana (Garcinia mangostana). Kandungan asam tersebut memiliki kemampuan untuk menghambat pertumbuhan dan aktivitas mikroba, sehingga dapat memperpanjang umur simpan dari bahaya mikroba patogen dan perusak pangan, seperti Escherichia coli, Salmonella Typhimurium, Psedomonas aeruginosa, Sthaphylococcus aureus, Bacillus subtilis, dan Bacillis cereus. Pada penelitian Randy (2014) dan Mranani (2015) telah dilakukan pembuatan minuman fungsional berbasis Garcinia forbesii dan kajiannya sebagai pengawet alami. Kulit buah manggis merah memiliki aktivitas antioksidan yang tinggi sebesar 2216.6 ± 1.06 AAE (μg/mL). Buah manggis merah (Garcinia forbesii) lebih jarang dijumpai karena mulai punah, sehingga dibutuhkan pengembangan terhadap pembudidayaannya, pemanfaatan potensinya, peningkatan nilai ekonomisnya, dan kajian pengembangan produk yang bermanfaat bagi kesehatan. Pemanfaatan kulit manggis mulai berkembang dalam berbagai produk baik sebagai obat, makanan, maupun minuman. Namun, terdapat beberapa kendala dalam aplikasinya, seperti kurang praktis, ketidakstabilan terhadap warna, kelarutan yang rendah, rasa pahit yang kurang disukai, dan mudah mengalami penurunan sifat fungsional. Hal inilah yang perlu diperhatikan agar proses dan desain formulasi khusus terhadap zat aktif kulit manggis dapat mengoptimalkan sifat fungsionalnya. Saat ini teknologi nano banyak dikembangkan dan menjadi tren dalam pengembangan dan peningkatan kualitas produk pangan fungsional. Nanoteknologi sangat berkembang karena memiliki banyak keunggulan seperti ukuran partikel yang lebih kecil meningkatkan aktivitas antioksidannya. Pada nanopartikel secara visual menghasilkan dispersi yang relatif transparan, perpanjangan lama pengendapan karena resultan gaya kebawah akibat gravitasi berkurang, hal ini disebabkan massa partikel berkurang dan luas permukaan partikel bertambah sehingga menghasilkan interaksi tolak-menolak antar partikel (Gupta dan Kompella 2006). Kelebihan lainnya adalah kemampuan dalam menembus ruang membran sel (Buzea et al. 2007) yang dapat meningkatkan penyerapan, dapat mengurangi rasa organoleptik seperti sepat dan pahit karena senyawa aktif tersalut membentuk kompleks pada sistem nanopartikel yang tersalutkan sehingga dapat menutupi rasa tersebut, dan fleksibel dikombinasikan dengan teknologi lain sehingga dapat dikembangkan untuk berbagai keperluan. Teknologi nano banyak dikembangkan sebagai penghantar zat aktif dalam suatu produk pangan maupun obat untuk mengatur laju pelepasan senyawa zat aktif, meningkatkan kelarutan, dan meningkatkan penyerapan dalam tubuh. Enkapsulasi berbasis nanopartikel merupakan pendekatan yang efektif dalam memasukkan senyawa bioaktif dalam bahan pangan. Enkapsulasi nanopartikel bertujuan sebagai pengantar dalam meningkatkan dispersi senyawa bioaktif yang diharapkan dalam produk makanan, melindungi terhadap degradasi mutu yang tidak diinginkan, mengurangi dampak organoleptik yang tidak diharapkan dalam
3 produk makanan, dan meningkatkan bioavailabilitas penyerapannya dalam saluran pencernaan. Perumusan Masalah
serta
mengontrol
Permasalahan yang terjadi dalam pemanfaatan limbah buah kulit manggis adalah kandungan zat aktifnya sebagai sumber antioksidan alami cenderung kurang praktis, memiliki ketidakstabilan terhadap warna, kelarutan yang rendah, rasa pahit yang kurang diharapkan, mengalami penurunan sifat fungsional selama pengolahan maupun penyimpanan, serta bagaimana melindungi zat aktif kulit buah manggis agar optimum sifat fungsionalnya ketika diaplikasikan dalam produk pangan. Tujuan Penelitian Tujuan penelitian ini adalah menghasilkan formula nanopartikel ekstrak Garcinia forbesii dan Garcinia mangostana, menghasilkan produk enkapsulasinya, dan mengetahui sifat fungsionalnya. Manfaat Penelitian Manfaat dari penelitian ini adalah kajian formulasi nanopartikel ekstrak Garcinia forbesii dan Garcinia mangostana yang efisien, efektif, dan berkualitas dalam upaya meningkatkan dispersi senyawa bioaktif, melindungi terhadap degradasi mutu, mengurangi dampak organoleptik yang tidak diharapkan, meningkatkan bioavailabilitas, serta mengontrol penyerapannya dalam saluran pencernaan. Dengan demikian diharapkan dapat menjadi bahan referensi untuk pengembangan produk pangan fungsional berbasis kulit manggis dengan teknologi nano yang bermanfaat bagi kesehatan.
METODE PENELITIAN Waktu dan Tempat Penelitian Penelitian ini dilakukan di Laboratorium Kimia Pangan, Laboratorium Biokimia Pangan Departemen Ilmu dan Teknologi Pangan IPB, dan Laboratorium Nanoteknologi Balai Besar Penelitian dan Pengembangan Pascapanen Pertanian Bogor. Penelitian berlangsung selama 6 bulan dari bulan April sampai September 2016. Bahan Bahan yang digunakan dalam penelitian ini terdiri dari Garcinia forbesii, Garcinia mangostana (yang diperoleh dari konsultan buah-buahan tropis di Bogor), kitosan dengan derajat deasetilasi (DD) 85%, STPP (Sodium tripolifosfat), asam asetat, aquades, maltodekstrin, isolat protein kedelai, dan Na-kaseinat. Bahan kimia yang digunakan untuk analisis diperoleh dari stock room Ilmu dan Teknologi Pangan, Institut Pertanian Bogor, antara lain K2SO4, HgO, H2SO4, NaOH, Na2S2O3, indikator metil merah, indikator metil biru, HCl, H3BO3, etanol,
4 folin ciaucalteau, air destilata, buffer KCl, buffer natrium asetat, larutan DPPH, larutan buffer Na-asetat, dan asam askorbat. Alat Alat yang digunakan dalam penelitian ini terdiri dari alat untuk ekstraksi kulit manggis, sintesis nanopartikel, enkapsulasi, dan analisis karakterisasinya. Alat yang dipakai diantaranya cabinet dyer, pin disc mill, refluks, shaker, rotary vacuum evaporator, pengaduk magnetik, stirrer plate, chromameter CR-310 (konica Minolta, Jepang), pH meter model pH 700 (Eutech Instruments, Singapura), spray dryer (LabPlant SD-05), particle size analyzer (PSA) (Malvern Zetasizer Nano series Nano-ZS), homogenizer (T25 digital Ultra Turrax), Scanning Electro Microscopy (ZEISS EVO MA 10), Transmission Electron Microscopy (FEI Tenchai G2 Spirit 120 KV), spektrofotometer double beam model UV-1800 (Shimadzu, Jepang). Peralatan pendukung lainnya seperti termometer, neraca analitik, peralatan gelas (gelas ukur, gelas piala, tabung reaktif, gelas pengaduk, dan lain-lain), refraktometer, dan peralatan pendukung lainnya. Metode Penelitian Penelitian ini terdiri dari tiga tahapan, yaitu (1) tahap ekstraksi, (2) tahap sintesis nanopartikel, dan (3) tahap enkapsulasi. Tahap ekstraksi kulit Garcinia forbesii dan Garcinia mangostana dilakukan dengan dua metode, yaitu maserasi dan refluks dengan tujuan untuk mendapatkan cara ekstraksi kulit manggis dengan hasil yang optimal. Pada ekstraksi dilakukan analisis warna, rendemen, aktivitas antioksidan, dan total fenol. Pada tahap sintesis nanopartikel ekstrak Garcinia forbesii dan Garcinia mangostana digunakan metode gelasi ionik dengan dua perlakukan konsentrasi kitosan dan dua perlakuan konsentrasi STPP. Pada hasil nanopartikel yang dihasilkan dilakukan analisis ukuran partikel, indeks polidispersitas, nilai zeta potensial, (Transmission Electron Microscopy) TEM, aktivitas antioksidan, dan total fenol. Selanjutnya, pada formula nanopartikel terpilih dilakukan enkapsulasi menggunakan spray dryer dengan dua perlakuan bahan pengisi yaitu kombinasi antara maltodekstrin dan isolat protein kedelai, dan kombinasi antara maltodekstin dan Na-kaseinat. Hasil produk enkapsulasi dilakukan analisis dengan (Scanning Electron Microscopy) SEM, aktivitas antioksidan, dan total fenol. Diagram alir tahapan penelitian lebih lengkap dapat dilihat pada Lampiran 1. Ekstraksi Kulit Manggis (Modifikasi Dewandari et al. 2013) Buah manggis dicuci dan dipisahkan antara kulit dan daging buah. Kulit buah manggis dikeringkan menggunakan cabinet dyer pada suhu 40-50 oC sekitar 3 jam sampai mencapai kadar air 10-12%, kemudian digiling dengan ukuran 40 mesh dengan tujuan memperluas permukaan sehingga mempermudah proses ekstraksinya. Ekstraksi kulit manggis dilakukan dengan 2 metode, yaitu refluks dan maserasi dengan menggunakan pelarut etanol 70%. Bahan baku ditimbang dan ditambahkan pelarut dengan perbandingan 1:5 (b/v). Waktu ekstraksi dengan refluks dilakukan selama 1 dan 3 jam dengan suhu tidak melebihi 60 oC, sedangkan ekstraksi dengan maserasi dilakukan selama 6 dan 24 jam pada suhu ruang dengan
5 shaker. Pada masing-masing proses ekstraksi dilakukan penyaringan dan filtrat dikumpulkan. Pada ampas dilakukan penambahan pelarut dengan perbandingan 1:3. Filtrat dari masing-masing cara dicampurkan dan dipekatkan dengan rotary vaccum evaporator pada suhu 40-45 oC sampai tercapai nilai total padatan terlarut (TPT) sebesar 20 obrix. Penentuan metode ekstraksi dari kedua cara tersebut yang terbaik dilakukan analisis warna ekstrak, rendemen, aktivitas antioksidan, dan total fenol. Diagram alir persiapan bahan kulit manggis dapat dilihat lengkap pada Lampiran 2. Sintesis Nanopartikel Ekstrak Kulit Manggis (Modifikasi Rismana et al. 2003) Sintesis nanopartikel dilakukan dengan metode gelasi ionik. Nanopartikel kitosan sebagai penyalut ekstrak kulit manggis dibuat dengan mencampurkan STPP, larutan kitosan, dan ekstrak kulit manggis. Konsentrasi kitosan dibuat dengan konsentrasi 0.2% dan 1%. Pembuatan larutan kitosan dengan konsentrasi 0.2% dilakukan dengan melarutkan 0.2 g kitosan ke dalam 100 mL asam asetat 1%. Sementra itu, larutan STPP 0.2% dibuat dengan mencampurkan 0.2 g natrium tripolifosfat ke dalam 100 mL aquades, begitu pula dengan konsentrasi STPP 0.1%. Pada sintesis nanopartikel, ekstrak kulit manggis dicampurkan sebanyak 10% dalam larutan kitosan yang telah dibuat, lalu diaduk dengan pengaduk megnetik pada kecepatan 750 rpm sampai homogen. Penambahan larutan STPP dilakukan dengan perbandingan antara kitosan dan STPP (1:0.5) dengan cara setetes demi tetes hingga ekstrak tercampur sempurna dan pengadukan dilanjutkan selama 60 menit untuk mendapatkan larutan yang homogen. Dari masing-masing konsentrasi dilakukan karakterisasi fisik dan fungsional meliputi ukurnan partikel, indeks polidispersitas, nilai zeta potensial dengan PSA, morfologi dengan TEM, aktivitas antioksidan, dan kadar total fenol. Karakterisasi Nanopartikel Ekstrak Kulit Manggis Karakterisasi nanopartikel meliputi pengukuran distribusi ukuran partikel, indeks polidispersitas, nilai zeta potensial, Transmision Electron Microscopy (TEM), aktivitas antioksidan, dan kadar total fenol. Enkapsulasi Nanopartikel Ekstrak Kulit Manggis (Modifikasi Desai dan Park 2005) Setelah pembuatan nenopartikel ditambahkan bahan penyalut dengan total padatan 20% (b/b). Bahan penyalut terdiri atas kombinasi antara maltodekstrin 60% dengan isolat protein kedelai 40% (MISP), dan kombinasi antara maltodekastrin 60% dengan Na-kaseinat 40% (MK). Setelah itu dilakukan homogenisasi selama 5 menit dengan homogenizer, kemudian dihidrasi seama 18 jam pada suhu 4 oC. Setelah dihidrasi sesaat sebelum di spray dyer dihomogenisasi kembali selama 30 detik. Semprot kering atau proses spray dryer dilakukan dengan laju umpan 15 mL/menit dengan suhu inlet 170 oC.
6 Karakterisasi Enkapsulat Nanopartikel Ekstrak Kulit Manggis Karakterisasi sifat fisik produk enkapsulasi nanopartikel meliputi pengamatan morfologi permukaan sampel dan pengukuran ukuran partikel hasil rekonstitusi. Proses rekonstitusi dilakukan untuk mendapatkan kembali nanopartikel dalam bentuk cairan yang dilakukan dengan penambahan aquades sejumlah tertentu sehingga dihasilkan kembali larutan dengan kandungan total padatan terlarut sebesar 20%, yaitu sama dengan kondisi sebelum dilakukan pengeringan, setelah itu dilakukan pengukuran terhadap partikel yang terbentuk. Pengukuran distribusi ukuran partikel dilakukan dengan menggunakan alat PSA, sedangkan pengamatan morfologi produk enkapsulasi nanopartikel dilakukan menggunakan alat Scanning Electron Microscopy (SEM). Karakterisasi sifat fungsional dilakukan dengan pengukuran aktivitas antioksidan dan total fenol. Metode Analisis Analisis Aktivitas Antioksidan Metode DPPH (Kubo et al. 2002) Analisis aktivitas antioksidan dilakukan dengan membuat terlebih dahulu kurva standar menggunakan asam askorbat pada konsentrasi 100, 200, 300, 400, 500, dan 600 ppm. Prosedur pembuatan larutan standar sama dengan pengujian dengan sampel, yaitu dengan memasukkan sebanyak 2 mL larutan buffer asetat (pH 5.5) dicampurkan dengan 3.75 mL metanol dan 200 μL DPPH (1mM) kemudian divortex. Setelah itu dimasukkan larutan standar atau sampel sebanyak 50 μL dan divortex kembali selanjutnya baik larutan sampel maupun larutan standar diinkubasi pada suhu ruang di tempat gelap selama 20 menit. Selanjutnya dilakukan pengukuran absorbansi dengan spektrofotometer pada panjeng gelombang 517 nm. Larutan blanko dibuat sesuai tahapan diatas, namun mengganti 100 μL larutan sampel dengan 50 μL metanol. Perhitungan aktivitas antioksidan dapat dinyatakan dalam % aktivitas antioksidan dan AEAC (Ascorbic Equivalen Antioxidant Capacity) dalam satuan mg/mL kurva standar. Rumus yang digunakan adalah sebagai berikut: Abs kontrol − Abs sampel % Kapasitas antioksidan = 𝑥 100% Abs Kontrol mg as. askorbat CxV AEAC ( )= x FP g sampel W Keterangan: C = Konsentrasi sampel yang didapat dari kurva standar (mg/L) FP = Faktor pengenceran W = Berat sampel yang digunakan (mg) Analisis Total Fenol (Strycharz dan Shetty 2002) Larutan asam galat yang digunakan untuk membuat kurva standar dibuat dengan melarutkan 10, 25, 50, 75, 100, 125, 150 ppm asam galat dalam aquades. Larutan reagen dibuat dengan menambahkan 50 mL larutan aquades dan 50 mL pereaksi Folin CiocalteauI. Sebanyak 0.5 mL larutan standar maupun larutan
7 sampel dalam 2.5 mL aquades dan 0.5 mL etanol, lalu dihomogenisasi dan ditambahkan 2.5 mL larutan reagen. Larutan tersebut didiamkan selama 5 menit dalam ruang gelap, lalu ditambahkan 0.5 mL Na2CO3 5% (agar kondisi basa dan folin bekerja optimum) dan didiamkan kembali dalam ruang gelap selama 1 jam setelah itu diukur nilai absorbansinya pada panjang gelombang 725 nm. Keterangan : C = Konsentrasi sampel yang didapat dari kurva standar (mg/L) FP = Faktor pengenceran W = Berat sampel yang digunakan (mg) FK = Faktor konversi satuan Analisis Warna (Hutching JB 1999) Pengukuran warna ekstrak dilakukan dengan alat chromameter. Sebelum dianalisis, ekstrak terlebih dahulu dikemas ke dalam plastik bening kemudian ditempelkan pada detektor digital lalu angka hasil pengukuran akan terbaca pada layar. Pada alat ini angka yang terukur berupa nilai-nilai L, a, b, dan ho (hue), dimana: L = nilai yang menunjukkan kecerahan berkisar 0-100 a = merupakan warna campuran merah-hijau a positif (+) antara 0 – 100 untuk warna merah a negatif (-) antara 0 – (-80) untuk warna hijau b = merupakan warna campuran biru-kuning b positif (+) antara 0 – 70 untuk warna kuning b negatif (-) antara 0 – (-80) untuk warna biru Nilai ohue kemudian dihitung menggunanakan nilai L, a, b yang telah didapatkan sebelumnya dengan rumus di bawah ini. b h = arc ( ) a Nilai hue yang didapatkan kemudian dicocokkan dengan nilai hue yang ada pada bola imajiner Munsel (Gambar 10), sehingga diperoleh data warna secara objektif. Nilai hue yang diperoleh dari metode Hunter harus berada dalam bentuk nilai derajat radian agar dapat diinterpretasikan kedalam bola imajiner Munsell.
Gambar 2. Bola imaginer Munsell
8 Interpretasi warna hue pada bola imajiner Munsell juga dipengaruhi oleh nilai a dan b-nya. Jika nilai hue yang diperoleh pada metode Hunter bernilai negatif maka untuk mengintrepetasikan warnannya pada diagram Munsell, nilai negatifnya dihilangkan terlebih dahulu kemudian diukur pada kuadran yang paling tepat atau sesuai dengan nilai a dan b-nya. Pada kuadran dua nilai a bernilai negatif dan b bernlai positif. Pada kuadran ketiga a dan b sama bernilai negatif. Sedangkan pada kuadran empat, nilai a bernilai positif dan b bernilai negatif. Setelah didapatkan interpretasi warna pada diagram Munsell maka data ini dapat dibandingkan dengan data visual yang tampak. Tabel 1. Deskripsi warna berdasarkan ohue o
Hue
Warna sampel
18o - 54 o 54o - 90 o 90o - 126 o 126 o - 162 o 162 o - 198 o 198 o - 234 o 234 o - 270 o 270 o - 306 o 306 o - 342 o 342 o - 180 o
Red (R) Yellow red (YR) Yellow (R) Yellow green (YG) Green (G) Blue Green (BG) Blue (B) Blue Purple (BP) Purple (P) Red purple (RP)
Analisis pH (AOAC 2012) Sebelum dilakukan pengukuran, pH meter dinyalakan dan distabilkan terlebih dahulu selama 10 menit. Selanjutnya pH-meter dikalibrasi menggunakan larutan buffer pH 4 dan pH 7. Elektroda dibilas dengan air destilata dan dikeringkan dengan tisu. Sebanyak 20 mL sampel dimasukkan ke dalam gelas piala 100 mL. Elektroda pH-meter dibilas dengan air destilata, dikeringkan, dan dicelupkan ke dalam sampel. Angka yang tertera pada layar menunjukkan nilai pH pada sampel. Selanjutnya elektroda dibilas kembali dengan air destilata, dikeringkan dan dapat digunakan kembali untuk pengukuran pH sampel. Pengukuran sampel dilakukan dua kali ulangan untuk setiap sampelnya. Kadar Air (AOAC 2012) Metode analisis kadar air yang dipakai adalah metode oven. Prinsip dari metode ini adalah mengukur kehilangan bobot pada pemanasan 105oC yang dianggap sebagai kadar air yang terdapat pada sampel. Sebanyak 1 gram sampel ditempatkan ke dalam wadah kemudian dikeringkan dengan oven pada 105oC selama 3 jam. Setelah didinginkan di dalam desikator, sampel ditimbang kembali. Pengeringan kembali dilanjutkan hingga memperoleh bobot yang konstan. Kadar air dinyatakan sebagai presentase basis basah melalui perhitungan berikut:
9 bobot sampel sebelum dikeringkan (g) % Air = ( ) x 100% kehilangan bobot setelah dikeringkan (g) Kadar Lemak (AOAC 2012) Metode yang digunakan adalah metode soxhlet dengan prinsip mengekstrak lemak bebas dengan pelarut non polar. Sebanyak 1 gram sampel dimasukkan ke dalam selongsong kertas yang dialasi dengan kapas. Sumbat selongsong kertas berisi sampel dengan kapas lalu keringkan dalam oven dengan suhu maksimal 80oC selama 1 jam. Selongsong selanjutnya dimasukkan ke dalam alat soxhlet yang telah dihubungkan dengan labu lemak berisi batu didih yang telah dikeringkan dan ditimbang. Sampel diekstraksi dengan pelarut heksana atau pelarut lemak lainnya selama 6 jam lalu heksana disulingkan dan ekstrak dikeringkan dalam oven pada suhu 105oC. Setelah dingin dilakukan penimbangan hingga tercapai bobot tetap. Kadar lemak dinyatakan sebagai persentase basis basah melalui perhitungan dengan rumus berikut:
Keterangan:
W − W1 % Lemak = ( ) x 100% W2 W = berat sampel (gram) W1 = berat lemak sebelum ekstraksi (gram) W2 = berat lemak setelah estraksi (gram)
Kadar Protein (AOAC 2012) Metode yang diggunakan adalah metode Kjedahl dengan prinsip perhitungan jumlah nitrogen total yang kemudian dikali dengan faktor konversi. Sebanyak 250 mg sampel ditempatkan ke dalam labu Kjedahl selanjutnya ditambahkan 1.9 gram K2SO4, 40 mg HgO, 2 mL H2SO4 pekat dan beberapa butir batu didih untuk mencegah bumping. Sampel kemudian dipanaskan secara bertahap hingga memperoleh larutan jernih. Setelah dingin sampel dipindahkan ke labu destilat kemudian ditambahkan 8-10 mL larutan 60% NaOH – 5% Na2S2O3. Pada tabung elenmeyer ditempatkan 5 mL H3BO3 dan beberapa tetes indikator merah metal – biru metil. Labu elenmeyer kemudian ditempatkan di bawah kondensor dengan ujung kondensor terendam di dalam larutan. Proses destilasi dilakukan hingga diperoleh destilat sebanyak 15 mL. Destilat yang didapatkan kemudian diencerkan sampai 50mL dengan akuades, selanjutnya dititrasi dengan larutan HCl 0.02N standar hingga terbentuk warna abu – abu, volume HCl yang terpakai untuk titrasi dicatat. Hal yang sama dilakukan pada larutan blanko. Kadar protein dinyatakan sebagai persentase basis basah melalui perhitungan dengan rumus berikut: (V1 − V2) x N HCl x 14.007 %N= ( ) x 100 Berat sampel (g) % Protein = (% Nitrogen)x 6.25 Keterangan:
V1 = volume larutan HCl untuk titrasi sampel V2 = volume larutan HCl untuk titrasi blanko 6,25 = faktor konversi nitrogen menjadi protein
10
Kadar Abu (AOAC 2012) Prinsip dari pengujian kadar abu adalah dengan menguraikan zat organik menjadi air dan CO2 sehingga hanya tersisa bahan anorganik. Sebanyak 2 gram sampel ditempatkan ke dalam cawan porselen kemudian dilakukan pengabuan dalam tanur listrik pada suhu maksimal 550oC. Sampel didinginkan di dalam desikator kemudian ditimbang hingga diperoleh bobot tetap. Kadar abu dinyatakan sebagai persentase basis basah melalui perhitungan berikut: W1 − W2 % Abu = ( ) x 100% W Keterangan: W = berat sampel sebelum diabukan (gram) W1 = berat sampel dan cawan setelah diabukan (gram) W2 = berat cawan kosong (gram) Kadar Karbohidrat (AOAC 2012) Perhitungan kadar karbohidrat dilakukan berdasarkan selisih dari kadar air, abu, lemak, dan protein (by difference) karena diasumsikan sebagai bobot sampel selain air, abu, lemak, dan protein. Perhitungan kadar karbohidrat metode by difference berdasarkan rumus berikut: Kadar Karbohidrat (%bb) = 100% – (P+A+KA+L) (%bk) = 100% – (P+A+L) Keterangan :
P = kadar protein KA = kadar air A = kadar abu L = kadar lemak
Rancangan Percobaan Rancangan percobaan yang dilakukan terbagi menjadi tiga, yaitu rancangan blok atau kelompok untuk tahap ekstraksi, serta rancangan acak lengkap untuk tahap sintesis nanopartikel dan tahap enkapsulasi nanopartikel. Pada tahap ekstraksi digunakan rancangan blok, yaitu faktor perlakuan (maserasi dan refluks) dengan taraf rasio lama ekstraksi (6 jam dan 24 jam) untuk maserasi dan (1 jam dan 3 jam) untuk refluks. Pada tahap sintesis nanopartikel digunakan rancangan acak lengkap 2x2, yaitu faktor konsentrasi kitosan (0.2% dan 1%) dan taraf rasio konsentrasi STPP (0.1% dan 0.2%). Pada tahap enkapsulasi digunakan rancangan acak lengkap 1x2, yaitu faktor kombinasi antara maltodekstrin (M) dan isolat protein (ISP) atau MISP (60% (M) dan 40% (ISP)) dan maltodekstrin (M) dan Na-kaseinat (K) atau MK (60% (M) dan 40% (K)).
Yijk
Model matematika adalah sebagai berikut: Yijk = µ + Ai + Bj + ABij + Ɛijk : variabel respon ulangan ke-k yang terjadi karena pengaruh bersama taraf i faktor A dan taraf j faktor B
11 µ Ai Bj ABij Ɛijk
: rata-rata : efek taraf ke-i faktor A : efek taraf ke-j faktor B : efek interaksi taraf ke-i faktor A dan taraf ke-j faktor B : galat percobaan pada taraf ke-i faktor A dan taraf ke-j faktor B serta ulangan ke-k
Data analisis dengan analisis satu arah varian ANOVA (Analisys of Variance) menggunakan SPSS. Apabila dari hasil analisis terdapat pengaruh yang signifikan maka dilakukan lanjut uji Ducan.
12
HASIL DAN PEMBAHASAN Karakteristik Buah Manggis Salah satu buah yang kulitnya tergolong ke dalam limbah adalah manggis, walaupun kulit buah manggis memiliki khasiat bagi kesehatan. Kulit buah manggis yang digunakan dalam penelitian ini, diproses menjadi tepung dan diekstrak untuk dilakukan lebih lanjut. Analisis proksimat tepung kulit manggis perlu dilakukan untuk mengetahui karakteristiknya. Hasil analisis proksimat yang telah dilakukan dapat dilihat pada Tabel 2. Tabel 2. Hasil analisis proksimat tepung kulit manggis
Jenis Analisis
Metode
Tepung Garcinia forbesii 10.49±0.223
(%bk) Tepung Garcinia mangostana 10.26±0.134
Kadar air
Gravimetri
Kadar abu
Gravimetri
4.16±0.033
4.23±0.040
Lemak
Soxhlet
11.82±0.130
9.40±0.210
Protein
Kjedahl
3.81±0.030
2.83±0.060
Karbohidrat
By Different
69.27
73.28
Keterangan : Data merupakan nilai rata-rata±SD (n=2) basis kering, huruf yang sama pada kolom menunjukkan tidak berbeda nyata pada taraf signifikan 0.05
Hasil uji proksimat menunjukkan bahwa kadar air dalam Garcinia forbesii dan Garcinia mangostana sebesar 10.49% dan 10.26% yang telah mengalami proses pengeringan dengan cabinet dryer dan penggilingan menjadi tepung dengan ukuran 40 mesh. Tujuan diperolehnya kadar air yang rendah adalah untuk memperpanjang umur simpan tepung kulit manggis, agar dapat disimpan dan digunakan pada tahapan penelitian. Kadar abu pada tepung Garcinia forbesii lebih rendah dibandingkan dengan Garcinia mangostana, hal ini menunjukkan zat mineral yang terkandung dalam sampel Garcinia forbesii mengadung zat mineral yang lebih rendah dibandingkan dengan Garcinia mangostana. Kandungan mineral termasuk dalam zat gizi mikro yang sangat dibutuhkan bagi tubuh. Kadar lemak dan protein tepung Garcinia forbesii lebih besar dibandingkan dengan tepung Garcinia mangostana. Lemak termasuk komponen zat gizi yang penting bagi tubuh. Kandungan protein dalam tepung kulit manggis selain merupakan zat gizi juga dapat bertindak sebagai zat gizi yang memiliki aktivitas antioksidan. Sampel tepung kulit manggis merah Garcinia forbesii mengandung sejumlah kadar air, lemak, dan protein yang lebih tinggi dibandingkan dengan Garcinia mangostana. Kandungan air yang lebih tinggi pada kulit Garcinia forbesii memberikan pH yang asam karena kandungan asam organik yang sangat kuat seperti asam malat, asam tartarat, asam sitrat, asam askorbat, dan asam asetat (Randy M 2014). Kandungan asam yang tinggi tersebut sangat berperan dalam mempengaruhi nilai aktivitas antioksidannya
13 karena kandungan asam organik yang lebih tinggi pada Garcinia forbesii dibandingkan dengan Garcinia mangostana memiliki nilai aktivitas antioksidan yang lebih tinggi pula (Randy M 2014). Selain itu, tingginya kandungkan karbohidrat pada tepung Garcinia mangostana dan Garcinia forbesii mengindikasikan bahwa tepung kulit manggis tersebut dapat larut dengan baik di air dan dapat dimanfaatkan dalam industri minuman, seperti jus dan minuman instan. Ekstraksi Kulit Manggis Ekstraksi merupakan suatu proses pemisahan campuran beberapa zat menjadi komponen-komponen yang terpisah. Zat-zat yang polar hanya larut dalam pelarut polar, sedangkan zat-zat yang non polar hanya larut di dalam pelarut non polar. Tingkat kepolaran pelarut yang digunakan sangat menentukan jumlah zat aktif karena pada proses ekstraksi berlaku prinsip “like dissolve like” dimana zat hanya akan terlarut dengan baik dan terekstrak apabila pelarut yang digunakan memiliki tingkat kepolaran yang sama. Prinsip ekstraksi suatu bahan berdasarkan prinsip kesetimbangan massa, yaitu yang melibatkan dua fasa yang berbeda, kemudian solut atau komponen tersebut ditransfer ke salah satu fasa yang lain sehingga interaksi akibat tingkat kepolaran yang sama mengakibatkan proses ekstraksi dapat terjadi secara terus menerus sampai diperoleh suatu kesetimbangan massa antara fasa satu dengan yang lain (Wijaya LA 2010). Metode ekstraksi yang sering digunakan antara lain perkolasi, maserasi, soklet, refluks, dan kromatografi. Cara ekstraksi dengan maserasi (metode dingin) dan refluks (metode panas) sering digunakan karena lebih mudah dan praktis. Pada proses ekstraksi dalam penelitian ini digunakan metode maserasi dan refluks yang diikuti dengan penyaringan. Pelarut yang digunakan dalam ekstraksi bergantung pada sifat kepolaran dari zat aktif kulit manggis yang akan diekstrak. Jenis pelarut ada yang bersifat polar, semi polar, dan non polar. Pelarut yang sering digunakan untuk ekstraksi mulai dari yang polar sampai non polar antara lain air, metanol, etanol, etil asetat, aseton dan heksan. Senyawa aktif khhususnya yang bersifat fenolik dalam kulit buah manggis seperti xanthon, tanin, antosianin, asam fenolat, dan senyawa fenolik lainnya bersifat semi polar. Pada umumnya, kulit buah manggis diekstrak menggunakan pelaru air, namun pelarut air dapat menyebabkan terlarutnya senyawa polisakarida yang dapat menimbulkan beberapa kendala dalam aplikasi maupun analisis, sehingga perlu dilakukan perlakuan untuk mengurangi kadar tersebut. Menurut Wijaya LA (2010), salah satu proses pengendapan senyawa polisakarida dapat menggunakan pelarut etanol. Menurut penelitian Wijaya LA (2010), ekstraksi kulit manggis dengan maserasi yaitu mengekstrak komponen xanton dapat menggunakan pelarut aseton 72% atau 90%. Namun, senyawa antosianin, tanin, dan senyawa fenolik lainnya dalam kulit manggis terekstrak dengan baik menggunakan pelarut polar, seperti etanol 70% atau air. Sementara itu, penelitian yang dilakukan Dewandari et al. (2013) adalah ekstraksi senyawa aktif sirih merah menggunakan metode maserasi dan refluks untuk mendapatkan hasil ekstrak yang terbaik, digunakan pelarut etanol karena menurut Wijaya LA (2010) dan Prasad et al. (2009) memberikan rendemen yang lebih tinggi dibandingkan dengan pelarut air dan etil asetat. Senyawa fenolik sirih merah memiliki sifat kepolaran yang mirip dengan senyawa fenolik pada Garcinia mangostana dan
14 Garcinia forbesii. Dengan demikian, metode ekstraksi yang dilakukan mengacu pada penelitian Wijaya LA (2010) dan Dewandari et al. (2013) menggunakan dua metode, yaitu maserasi dan refluks dengan pelarut etanol 70%. Pelarut etanol 70% digunakan karena selain merupakan pelarut yang universal digunakan, dasar pemilihan lainnya adalah memiliki tingkat toksisitas yang lebih rendah dibandingkan dengan pelarut semi polar lainnya, dan juga memiliki aktivitas antimikroba. Hasil ekstraksi tepung Garcinia forbesii dan tepung Garcinia mangostana pada metode maserasi dan refluks dapat dilihat pada Tabel 3. Tabel 3. Hasil eksraksi tepung kulit manggis Parameter
Sampel GF
Rendemen (%bk)
GM
Maserasi 6 jam 24 jam 31.34 ± 32.43 ±
GF
AEAC μg/mL
GM GF
41.67. ±
41.53 ± 1.512 d 13100.00 ± 165.831 d 10200.00 ±
3.070 a
38.54 ±
40.38 ± 1.001 c 5550.00 ±
13425.00 ±
223.607 b 4975.00 ±
82.916 c 12425.00 ±
277.263 f 370.65 ±
86.603 g 785.87 ±
3.439 b 4546.00 ± 11.532 f
4.612 c 5105.98 ± 218.120 g
82.916 h 861.41 ± 3.214d 5793.48 ± 24.906 h
2.69 2.74
2.51 3.14
2.85 3.22
c
2550.00 ± 122.474 a 2375.00 ± 268.095 e 291.85 ±
GAE μg/mL
GM
2.372 a 4078.80 ± 27.747 e
pH
GF GM
2.65 2.92
Total fenol
3 jam 42.00 ±
1.161 a 0.544
Aktivitas antioksidan
Refluks 1 jam 41.60 ± 1.780 b
0.248
d
1.413 b
Keterangan : GF : Garcinia forbesii (Kulit manggis merah) GM : Garcinia mangostana (Kulit manggis mangostana)
Data merupakan nilai rata-rata±SD (n=2), huruf yang sama pada kolom menunjukkan tidak berbeda nyata pada taraf signifikan 0.05
Perhitungan rendemen dilakukan untuk megetahui efisiensi proses ekstraksi. Rendemen diperoleh dengan membandingkan berat ekstrak (bk) dengan berat bahan kering dikali 100%. Rendemen tertinggi yang diperoleh Garcinia forbesii sebesar 42.00% menggunakan metode refluks 3 jam dan Garcinia mangostana 41.67% menggunakan metode refluks 1 jam, namun nilai tersebut tidak berbeda nyata dengan nilai rendemen pada masing-masing metode refluks, sehingga untuk efisiensi waktu dipilih metode refluks 1 jam yang menghasilkan rendemen yang optimal. Ekstraksi dengan metode maserasi memberikan rendemen yang lebih kecil dibandingkan dengan refluks. Tingkat polaritas pelarut etanol yang sama dengan zat aktif dalam kulit manggis juga sangat mempengaruhi jumlah zat aktif yang terekstrak. Selain itu, menurut Susanti (2008) panas yang digunakan pada metode refluks dapat menyebabkan degradasi pada dinding sel sehingga memudahkan senyawa fenol keluar dan terekstrak serta pemanasan juga dapat menginaktivasi enzim polifenol oksidase sehingga dapat menurunkan kerusakan fenol, meningkatkan rendemen, dan meningkatkan stabilitas fenolnya. Melalui metode ekstraksi dengan refluks (metode panas) dapat meningkatkan jumlah rendemen
15 karena suhu panas yang dibutuhkan oleh pelarut etanol 70% untuk mencapai titik didih yang dapat malarutkan komponen zat aktif yang tidak terekstrak pada metode maserasi (metode tanpa panas) (Dewandari 20013). Aktivitas antioksidan merupakan nilai yang menunjukkan kemampuan senyawa dalam sampel dalam menangkal radikal bebas dan mencegah terjadinya oksidasi. Nilai aktivitas antioksidan diukur berdasarkan perhitungan dengan standar asam askorbat. Hasil pengukuran aktivitas antioksidan ekstrak Garcinia forbesii dengan metode refluks 1 jam dan 3 jam serta maserasi 6 jam dan 24 jam berturutturut adalah 13425(μg/mL), 13100(μg/mL), 2550(μg/mL), dan 5550(μg/mL). Sementara itu, hasil pengukuran aktivitas antioksidan ekstrak Garcinia mangostana dengan metode refluks 1 jam dan 3 jam serta maserasi 6 jam dan 24 jam berturutturut adalah 12425(μg/mL), 10200 (μg/mL), 2375(μg/mL), dan 4975(μg/mL). Hal ini menunjukkan nilai aktivitas antioksidan tertinggi pada Garcinia forbesii serta Garcinia mangostana diperoleh menggunakan metode refluks 1 jam lebih baik dibandingkan dengan metode refluks 3 jam maupun maserasi. Hasil aktivitas antioksidan dengan metode refluks lebih tinggi dibandingkan maserasi karena dengan refluks (metode panas) dapat meningkatkan jumlah rendemen karena suhu panas yang dibutuhkan oleh pelarut etanol 70% untuk mencapai titik didih yang dapat malarutkan komponen zat aktif yang tidak terekstrak pada metode maserasi (metode tanpa panas) (Dewandari 2013). Selain itu, nilai aktivitas antioksidan pada metode refluks 3 jam lebih rendah dibandingkan dengan metode refluks 1 jam, hal ini dapat disebabkan walaupun panas dan pelarut etanol yang digunakan dapat mengoptimalkan ektraksi senyawa aktif, namun semakin lama waktu dan panas yang digunakan dalam ekstraksi dapat merusak antioksidan senyawa aktifnya. Salah satu antioksidan dalam kulit manggis yaitu flavonoid yang merupakan golongan fenol memiliki sistem konjugasi dapat mudah rusak pada suhu tinggi yang terlalu lama. Senyawa fenolik juga memiliki aktivitas antioksidan karena memiliki gugus hidroksil fenolik yang mempu mereduksi senyawa radikal, namun tidak semua senyawa yang memiliki nilai aktivitas antioksidan merupakan senyawa fenolik. Senyawa lain yang memiliki aktivitas antioksidan selain senyawa fenolik, yaitu vitamin C, vitamin B, protein, dan lainnya. Nilai total fenol menunjukkan seberapa banyak kandungan senyawa fenolik dalam sampel yang diukur berdasarkan peritungan dengan standar asam galat. Hasil pengukuran total fenol ekstrak Garcinia forbesii dengan metode refluks 1 jam dan 3 jam serta maserasi 6 jam dan 24 jam berturut-turut adalah 785.87(μg/mL), 861.41(μg/mL), 291.85(μg/mL), dan 370.65(μg/mL). Hal ini menjukkan bahwa ekstraksi dengan metode refluks 3 jam memiliki nilai total fenol yang lebih tinggi dibandingakan dengan metode maserasi. Sementara itu, nilai total fenol ekstrak Garcinia mangostana dengan metode refluks 1 jam dan 3 jam serta maserasi 6 jam dan 24 jam berturut-turut adalah 5105.98(μg/mL), 5793.48(μg/mL), 4078.80(μg/mL), dan 4546.20(μg/mL). Hal ini juga menunjukkan bahwa ekstraksi dengan metode refluks 3 jam memiliki nilai total fenol yang lebih tinggi dibandingkan dengan metode maserasi. Menurut Susanti (2008), panas yang digunakan pada metode refluks dapat menyebabkan degradasi pada dinding sel sehingga memudahkan senyawa fenol keluar dan terekstrak serta pemanasan juga dapat menginaktivasi enzim polifenol oksidase sehingga dapat menurunkan kerusakan fenol, meningkatkan rendemen, dan meningkatkan stabilitas fenolnya. Selain itu, nilai total fenol ekstrak Garcinia
16 forbesii yang lebih rendah dari Garcinia mangostana, memberikan nilai aktivitas antioksidan yang lebih tinggi dan tidak terlalu berbeda dengan nilai aktivitas antioksidan Garcinia mangostana. Menurut Randy (2014), kandungan air yang lebih tinggi pada kulit manggis merah Garcinia forbesii memberikan pH yang asam yang lebih tinggi karena kandungan asam organik yang sangat kuat seperti asam malat, asam tartarat, asam sitrat, dan asam asetat. Kandungan asam yang tinggi tersebut sangat berperan dalan mempengaruhi nilai aktivitas antioksidannya karena kandungan asam organik yang lebih tinggi pada Garcinia forbesii dibandingkan dengan Garcinia mangostana, sehingga Garcinia forbesii memiliki nilai aktivitas antioksidan yang lebih tinggi (Randy M 2014). Tabel 4. Hasil chromameter ekstrak kulit manggis dari berbagai metode Parameter Sampel L a b Hue (h o) Warna
GF GM GF GM GF GM GF GM GF GM
6 jam 30.83 ± 0.000a 49.87 ± 0.021d 33.42 ± 0.029a 5.05 ± 0.008e 12.98 ± 0.009a 19.60 ± 0.012e 21.22 75.16 Merah Kuning kemerahan
Maserasi 24 jam 30.93 ± 0.054a 52.13 ± 0.022e 32.84 ± 0.074b -0.06 ± 0.025f 13.03 ± 0.019b 14.92 ± 0.034f 21.64 89.77 Merah Kuning kemerahan
1 jam 31.19 ± 0.042b 45.80 ± 0.049f 28.34 ± 0.028c 3.63 ± 0.017g 12.69 ± 0.012c 16.23 ± 0.016g 24.12 77.39 Merah Kuning kemerahan
Refluks 3 jam 25.12 ± 0.029c 43.78 ± 0.017g 16.00 ± 0.068d 2.22 ± 0.012h 5.20 ± 0.017d 9.31 ± 0.016h 18.00 76.59 Merah Kuning kemerahan
Data merupakan nilai rata-rata±SD (n=2), huruf yang sama pada kolom menunjukkan tidak berbeda nyata pada taraf signifikan 0.05
Maserasi 6 jam
Maserasi 24 jam
Refluks 1 jam
Refluks 3 jam
Maserasi 6 jam
Maserasi 24 jam
Refluks 1 jam
Refluks 3 jam
Gambar 3. Ekstrak Garcinia forbesii (atas) dan Garcinia mangostana (bawah)
17 Secara visual, hasil ekstraksi dengan metode maserasi dan refluks menghasilkan tingkat warna dan kekentalan yang berbeda. Terlihat pada gambar bahwa Garcinia forbesii menghasilkan warna merah gelap. Namun, pada ekstrak Garcinia mangostana yang dihasilkan lebih berwarna kuning kemerahan. Pada hasil Garcinia mangostana dengan metode refluks 3 jam menghasilkan warna yang lebih gelap dan lebih pekat dibandingkan dengan metode refluks 1 jam, begitu pula dengan metode maserasi. Sementara itu, pada kulit manggis merah dengan metode refluks dan maserasi menghasilkan ekstrak Garcinia forbesii yang berwarna merah tua. Namun pada metode refluks ekstrak Garcinia forbesii lebih pekat dibandingkan dengan maserasi. Berdasarkan hasil analisis rendemen, aktivitas antioksidan, total fenol, dan warna maka dipilih metode refluks 1 jam untuk digunakan pada tahap selanjutnya yaitu sintesis nanopartikel ekstrak Garcinia forbesii dan Garcinia mangostana. Sintesis Nanopartikel Kulit Manggis Nanopartikel merupakan salah satu formulasi suatu partikel yang terdispersi pada ukuran nanometer. Kitosan merupakan polimer yang cukup populer sering digunakan dalam sistem nanopartikel. Kitosan lebih banyak dipilih karena memiliki sifat yang khas dibandingkan polimer yang lain. Kitosan dilaporkan memiliki kemampuan untuk membuka kait antar sel (tight junction) pada membran usus secara sementara (Bhardwaj dan Kumar 2004; Martien et al. 2008) sehingga sangat potensial dikembangkan sebagai bahan untuk pembuatan nanopartikel dalam aplikasi penghantar terkontrol suatu zat aktif. Selain itu, kitosan yang memiliki muatan positif pada gugus amonium dapat berinteraksi ionik dengan asam sialat pada membran intestinal saluran cerna (Vllasaliu et al. 2010). Kitosan juga bersifat biodegradable dan biokompatibel karena kitosan merupakan polimer yang diperoleh dari hidrolisis polimer kitin yang berasal dari sumber alam pada cangkang hewan laut, bersifat food grade, memiliki toksisitas yang rendah, dan metode preparasi yang sederhana (Tiyaboonchai 2003). Kemampuan kitosan dalam pembuatan nanopartikel sudah banyak diteliti, diantaranya nanopartikel paclitaxel suatu obat antikanker dengan ukuran 116 nm (Li et al. 2012), ampisilin trihidrat (Saha et al. 2010); kombinasi 5-fluorourasil dan leucovorin suatu obat anti kanker
Gambar 4. Interaksi kitosan dengan TPP (a) deprotonasi, (b) ikatan silang ionik (Bhunkar dan Pokhakar 2006)
18 kolon dengan ukuran partikel 40.73-78.53 nm (Li et al. 2012), deksametason, natrium fosfat suatu obat antiinflamasi dengan ukuran partikel 250-350 nm (Dustgani et al. 2008). Metode pembuatan nanopartikel kitosan sederhana, yaitu dengan metode gelasi ionik. Gelasi ionik merupakan sifat interaksi kation kitosan dengan polianion khusus. Kitosan memiliki gugus asam amino dengan pKa 6.2-7 yang bersifat basa (Kumar 2000). Kitosan dapat larut dalam pH asam dibawah pH 6, seperti asam asetat, asam format, dan asam laktat. Kitosan yang dilarutkan dalam pH asam mengubah gugus amin (-NH2) menjadi (-NH3+). Gugus yang terionisasi positif tersebut dapat berinteraksi secara ionik dengan zat yang bermuatan negatif (Bhumkar dan Pokharkar 2006). Gugus amonium yang bebas akan saling tolak menolak sehingga dapat melemahkan kompleks nanopartikel yang terbentuk. Sehingga, diperlukan adanya pengikat silang (crosslinker) yang mampu menstabilkan muatan positif tersebut. Pengikat silang yang diperlukan harus berupa polianion, sehingga dapat membentuk interaksi ionik. Sodium Tripolifosfat (STPP) merupakan salah satu poliaion yang banyak digunakan, dimana larut dalam air mengion membentuk ion hidroksil dan ion tripolifosfat (Bhumkar dan Pokharkar 2006; Kafshgari et al. 2011). Reaksi sambung silang secara ionik terjadi antara ion tripolifosfat (polianion) dan gugus amin -NH3+ (kation) (Ko et al. 2010; Bhumkar dan Pokharkar 2006). (Gambar 3). Semakin banyak terjadi reaksi sambung silang ionik antara kitosan dan STPP, maka semakin banyak molekul nanopartikel zat aktif yang terbentuk dan terjerap. Pada penelitian Yu Sin Lin et al. (2008) melaporkan bahwa STPP sebagai polianion berinteraksi membentuk ikatan silang dengan kitosan yang bersifat kation akan membentuk nanopartikel yang lebih stabil dan memiliki penembusan membran yang lebih baik. Nanopartikel ekstrak Garcinia forbesii dan Garcinia mangostana disintesis menggunakan metode gelasi ionik dengan magnetik strirrer tanpa panas. Hasil pengujian nanopartikel Garcinia forbesii dan Garcinia mangostana terhadap karakteristik sifat fisik dan fungsional pada beberapa formula konsentrasi kitosan dan STPP dapat dilihat pada Tabel 5. Data lengkap dapat dilihat pada Lampiran 16. Table 5. Hasil analisis karakterisasi nanopartikel Formula F1 GF F2 GF F3 GF F4 GF F1 GM F2 GM F3 GM F4 GM
Ukuran Indeks Partikel Polidispersitas (nm) 478.60±17.978a 0.45±0.013a 214.40±3.505b 0.36±0.026b c 928.50±69.259 0.52±0.021c 806.80±35.847d 0.60±0.054d 6897.00±252.033a 1.00±0.000a 285.20±5.990b 0.46±0.019b c 764.80±65.088 0.62±0.033c 1655.00±780.100d 0.88±0.086d
Aktivitas Antioksidan AEAC (μg/mL) 4854.17±287.729a 5729.17±198.742b 5104.17±313.887c 4104.17±90.810d 4416.67±544.859a 4562.50±198.737a 3791.67±131.757b 3020.83±108.250b
Total Fenol GAE (μg/mL) 1736.41 ± 10.870a 1714.67 ± 16.304a 1714.67 ± 5.435a 1725.54 ± 5.435a 2766.30 ± 19.022a 2711.96 ± 13.587a 2875.00 ± 8.152a 2828.80 ± 10.870a
Keterangan : Data merupakan nilai rata-rata±SD (n=2), huruf yang sama pada kolom menunjukkan tidak berbeda nyata pada taraf signifikan 0.05. GF: Garcinia forbesii, GM: Garcinia mangostana, F1: 0.2% kitosan dan 0.2% STPP, F2: 0.2% kitosan dan 0.1% STPP, F3: 1% kitosan dan 0.2% STPP, F4: 1% kitosan dan 0.1% STPP
19 Hasil analisis pada Tabel 5 menunjukkan formula F2 yaitu konsentrasi kitosan 0.2% dan STPP 0.1% memiliki ukuran partikel terbaik karena paling kecil dibandingkan formula lainnya baik pada Garcinia forbesii maupun Garcinia mangostana. Pada konsentrasi kitosan yang berbeda (0.2% dan 1%) dengan konsentrasi STPP yang sama menunjukkan semakin tinggi konsentrasi kitosan terjadi peningkatan ukuran partikel. Menurut (Wahyono 2010) semakin tinggi konsentrasi kitosan dengan jumlah STPP yang sama menyebabkan peningkatan ukuran partikel disebabkan aglomerasi pada molekul kitosan, karena partikel yang terbentuk karena interaksi kitosan dan STPP lebih banyak dan semakin padat, sehingga partikel cenderung bergerombol dan beraglomerasi membentuk agregat menjadi partikel yang lebih besar berukuran mikro. Peningkatan ukuran partikel juga bisa dipengaruhi oleh kondisi pH, volume, dan kecepatan pengadukkan stirrer. Variasi pH akan mempengaruhi ionisasi kitosan yang akan mempengaruhi pada kekuatan ikatan pada kompleks nanopartikel yang terbentuk (Lopez-Leon et al. 2005). Pada pH rendah tripolifosfat banyak terionisasi ke dalam bentuk ion tripolifosfat dibandingkan dengan ion hidroksil, sedangkan pada pH basa sebaliknya, sehingga pada pH basa terbentukknya ikatan silang semakin rendah dan menyebabkan ukuran partikel menjadi lebih besar. Ukuran partikel nanopartikel yang disepakati secara umum memiliki ukuran di bawah 1 mikron (Tiyaboonchai 2003; Buzea et al. 2007), namun ukuran dibawah 500 nm memiliki karakteristik yang lebih baik. Berdasarkan nilai ukuran partikel dipilih formula F2 dengan konsentrasi kitosan 0.2% dan STPP 0.1%. F1
F2
F3
(A)
F4
F1
F2
F3
F4
(B)
Gambar 5. Larutan nanopartikel ekstrak (GF) (Garcinia forbesii) (A) dan (GM) (Garcinia mangostana) (B) Nilai indeks polidispersitas menunjukkan keseragaman ukuran partikel. Menurut Yuan et al. (2008), semakin kecil nilai indeks polidispersitas maka ukuran partikel semakin homogen. Menurut Avadi et al. (2010), nilai indeks polidispersitas lebih besar dari 0.5 menunjukkan heterogenitas yang tinggi, dan sebaliknya jika mendekati nilai 0 menunjukkan ukuran partikel yang seragam. Hasil pengujian indeks polidispersitas formula terpilih F2 pada Garcinia forbesii maupun Garcinia mangostana memiliki nilai indeks polidispersitas kurang dari 0.5, hal ini menunjukkan ukuran partikel nanopartikel sampel formula F2 tersebut masih seragam. Ukuran partikel yang tidak seragam dapat disebabkan karena kecenderungan partikel untuk beraglomerasi membentuk agregat partikel yang lebih besar. Faktor yang menyebabkan hal tersebut dapat terjadi diantaranya adalah formula kombinasi kitosan dan STPP, pH larutan, kecepatan pengadukan stirrer, volume saat pengadukan dengan strirrer.
20
Pengukuran aktivitas antioksidan dan total fenol diperlukan untuk mengetahui pengaruh proses sintesis nanopartikel terhadap perubahan sifat fungsionalnya. Aktivitas antioksidan yang terukur dapat diartikan sebagai kemampuan sampel yang mengandung zat aktif yang memiliki aktivitas antioksidan dalam menahan atau memperlambat reaksi oksidasi dengan mereduksi seyawa radikal bebas yang dipengaruhi oleh banyaknya kandungan zat antioksidan yang terkandung didalamnya. Pengukuran aktivitas antioksidan diukur dengan menggunakan metode DPPH. Prinsipnya adalah senyawa DPPH sebagai senyawa radikal akan tereduksi oleh senyawa antioksidan yang ditunjukkan oleh perubahan warna larutan reaksi yang semakin pudar. Semakin tinggi kandungan zat antioksidan dalam sampel, maka semakin besar nilai aktivitas antioksidannya. Nilai total fenol menunjukkan seberapa banyak kandungan senyawa fenolik dalam sampel. Senyawa fenolik juga memiliki aktivitas antioksidan karena memiliki gugus hidroksil fenolik yang mempu mereduksi senyawa radikal, namun tidak semua senyawa yang memiliki nilai aktivitas antioksidan merupakan senyawa fenolik. Senyawa lain yang memiliki aktivitas antioksidan selain senyawa fenolik, yaitu vitamin C, vitamin B, protein, dan lainnya. Nilai aktivitas antioksidan dihitung berdasarkan jumlah asam askorbat sebagai standar, sedangkan nilai total fenol dihitung berdasarkan jumlah asam galat sebagai standar. Hasil analisis sifat fungsional tersebut dilakukan berdasarkan jumlah ekstrak sebesar 10% dari total larutan nanopartikel karena merupakan jumlah optimal dalam penerapan zat aktif dalam nanopartikel kulit manggis (Rismana et al. 2003). Hasil pengujian aktivitas antioksidan, menunjukkan formula F2 (konsentrasi kitosan 0.2% dan STPP 0.1%) baik pada sampel nanopartikel GF dan GM memberikan nilai aktivitas antioksidan tertinggi, yaitu 5729.17±198.742 AEAC μg/mL dan 4562.50±198.737 AEAC μg/mL. Hasil analisis total fenol juga menunjukkan nilai yang tinggi, yaitu sebesar 1714.67±16.304 GAE μg/mL dan 2711.96±13.587 GAE μg/mL. Berdasarkan jumlah ekstrak dalam larutan nanopartikel, nilai sifat fungsional nanopartikel mengalami peningkatan. Hal ini menunjukkan bahwa sintesis nanopartikel yang membuat ukuran partikel semakin kecil (berukuran nanometer) akan meningkatkan luas permukaan partikel sehingga permeabilitasnya meningkat, hal ini mengakibatkan aktivitas antioksidannya juga meningkat. Selain itu, semakin tinggi kandungan senyawa fenolik dalam sampel juga meningkatkan aktivitas antioksidannya karena kamampuan senyawa fenolik dalam mereduksi senyawa radikal bebas berkorelasi dalam memiliki sifat aktivitas antioksidan. Stabilitas nanopartikel dinyatakan dalam nilai zata potensial. Zeta potensial merupakan nilai muatan pada permukaan partikel yang dapat mempengaruhi kestabilan partikel dalam larutan berdasarkan gaya elektrostatik antara partikel atau gaya tolak menolak antar partikel (Qi et al. 2004). Suatu partikel dinyatakan stabil bila memiliki nilai zeta potensial di atas 30 mV (Mardliyati et al. 2012). Dalam penelitian Mohanraj dan Chen (2006) melaporkan nanopartikel dengan nilai zeta potensial lebih dari 30 mV terbukti stabil dalam suspensi untuk mencegah agregasi. Hasil analisis zeta potensial menunjukkan bahwa nilai zeta potensial nanopartikel GF sebesar 15.40±0.432 dengan pH larutan sebesar 3.12, sementara nanopartikel GM sebesar 33.40±0,732. Menurut Li et al. (2012), pengaruh konsentrasi kitosan variasi pH menyebabkan NH3 mengion tidak sempurna (ternetralkan) pada
21 permukaan sehingga kekuatan elestrostatik antar partikel semakin kuat menimbulkan ketidakstabilan. Menurut Alishashi et al. (2011) nilai positif pada zeta potensial menunjukkan adanya gugus amino dari kitosan pada permukaan partikel. Berdasarkan hasil analisis karakterisasi sifat fisik dengan PSA dan sifat fungsionalnya maka dipilih formula F2 (konsentrasi kitosan 0.2% dan STPP 0.1%) untuk tahapan selanjutnya. Hasil pengamatan nanopartikel GF dan GM dapat dilihat pada Gambar 6. dan Gambar 7.
500 nm
9700 x
1 um
5000 x
Gambar 6. Hasil analisis TEM nanopartikel ekstrak Garcinia forbesii GF
500 nm
9700 x
1 um
5000 x
Gambar 7. Hasil analisis TEM nanopartikel ekstrak Garcinia mangostana GM Karakterisasi morfologi nanopartikel dilakukan dengan menggunakan TEM (Transmission Electron Microscopy) sehingga penglihatan pada perbesaran dapat dilakukan secara tembus permukaan partikel. Karakterisasi menggunakan TEM dapat meningkatkan kualitas gambar sehingga jika terjadi penumpukkan pada perbesaran sampel tetap dapat dilihat ukuran dan bentuknya. Hasil analisis menunjukka bahwa bentuk nanopartikel kurang seragam, selain itu pada perbesaran 9700 x maupun 5000 x terlihat ukuran partikel nanopartikel GF terlihat lebih kecil kurang dari 1μm dibandingkan dengan nanopartikel GM. Hal ini dapat disebabkan karena pengaruh pH pada sampel, dimana pH nanopartikel GM lebih tinggi dibandingkan dengan nanopartikel GF. Hal ini menyebabkan kekuatan ikatan ionik semakin rendah dan mengakibatkan kecenderungan unruk beraglomerasi membentuk agregat partikel yang lebih besar sehingga ukuran partikel menjadi lebih besar. Berdasarkan hasil terbaik karakteristik sifat fisik dan fungsional dari beberapa formula nanopartikel tersebut adalah kitosan dengan konsentrasi 0.2% dan STPP 0.1%. Formula ini selanjutnya dilakukan spray drying dengan bahan penyalut kombinasi antara MISP (maltodekstrin 60% dan isolat protein kedelai 40%) dan MK (maltodekstrin 60% dan Na-kaseinat 40%).
22 Spray Drying Nanopartikel Ekstrak Kulit Manggis Enkapsulasi nanopartikel juga dapat meningkatkan kelarutan karena luas permukaannya yang besar, mengontrol pelepasan zat bioaktif dalam tubuh, serta melindungi dari interaksi dengan zat lain dalam bahan pangan (Ahmed et al. 2012). Metode enkapsualasi yang paling umum digunakan adalah metode pengering semprot (spray dryer), dengan alasan lebih sederhana penggunaannya. Bahan penyalut yang umumnya digunakan adalah maltodekstrin. Maltodekstrin dipilih karena memiliki kelarutan yang tinggi. Penggunaan kombinasi bahan penyalut bertujuan untuk mendapatkan nanopartikel sebagai sistem penghantar zat aktif terkontrol yang lebih optimal. Selain maltodekstrin, menurut Gunasekaran et al. (2007) bahan penyalut seperti protein juga dapat digunakan karena sifat yang dapat membentuk gel sehingga memungkinkan sebagai bahan enkapsulasi zat aktif baik lipofilik maupun hidrofilik. Selain itu, menurut Chen et al. (2006) protein juga melindungi senyawa aktif yang sensitif terhadap kondisi di saluran pencernaan, sehingga dapat menjadi penghantar zat aktif secara terkontrol. Na-kaseinat dan isolat protein kedelai dipilih sebagai kombinasi bahan penyalut karena ketersediaannya yang melimpah dan murah. Spray drying adalah metode untuk memperoleh serbuk dari suatu campuran atau larutan atau suspensi. Metode ini didasarkan pada pengeringan tetesan atomisasi pada aliran udara panas. Atomisasi dari penyemprotan melewati nozzle kecil membuat adanya tetsan kecil, lalu pelarut akan terevaporasi karena aliran udara panas secara cepat sehingga terbentuk partikel kering. Ukuran partikel tergantung pada ukuran nozzle, laju alir, tekanan atomisasi, suhu udara. Pengamatan morfologi dari bubuk partikel dilakukan dengan alat SEM (Scanning Electron Microscopy). Hasil pengamatan bubuk enkapsulat nanopartikel GF dan GM dengan bahan penyalut kombinasi antara maltodekstrin dengan isolat protein (MISP) dan maltodekstrin dengan Na-kaseinat (MK) dapat dilihat pada (Gambar 8), (Gambar 9), dan (Gambar 10).
A Gambar
8.
B
Bubuk nanopartikel bahan penyalut kombinasi maltodekstrin 60% dan ISP 40% (MISP) (A) dan maltodekstrin 60% dan Na-kaseinat 40% (MK)
23
Pada nanopartikel dengan formula terpilih berdasarkan karakteristik fisik dan sifat fungsionalnya adalah formula dengan konsentrasi kitosan 0.2% dan STPP 0.1% selanjutnya telah dilakukan spray drying dengan bahan penyalut kombinasi antara MISP (maltodekstrin 60% dan isolat protein kedelai 40%) dan MK (maltodekstrin 60% dan Na-kaseinat 40%). Hasil dari proses spray drying dengan bahan penyalut MISP dan MK masing-masing memberikan rendemen dengan kualitas A (rendemen tertampung pada wadah spray dryer utama) berturut turut sebesar 18.67% dan 13.54%, sedangkan total rendemen seluruhnya atau penjumlahan rendemen dengan kualitas A dan kualitas B (rendemen menempel sebagian di dinding spray dryer), yaitu berturut-turut sebesar 27.63% dan 16.56%. Perbedaan rendemen yang dihasilkan pada masing-masing perlakuan bahan penyalut berbeda. Perlakuan bahan penyalut MK memiliki nilai total rendemen yang lebih kecil dibandingkan dengan bahan penyalut MISP. Rendemen yang berbeda tersebut dapat dipengaruhi oleh perbedaan nilai DE (Dextrose Equivalent), artinya nilai DE yang lebih tinggi menimbulkan kecenderungan terjadinya karamelisasi yang semakin tinggi saat dilakukan spray dryer dengan suhu tinggi, sehingga banyak yang menempel di dinding tabung spray dryer yang mengakibatkan penurunan rendemen (Richana et al. 2007). Proses rekonstitusi atau pelarutan kembali enkapsulat nanopartikel ke dalam aquades dengan total padatan yang sama sebelum dilakukan spray dryer. Hal ini dilakukan untuk mendapatkan kembali nanopartikel dalam bentuk larutan, setelah itu dilakukan pengukuran terhadap partikel yang terbentuk. Pengukuran distribusi ukuran partikel telah dilakukan dengan menggunakan alat PSA. Hasil penelitian menunjukkan bahwa ukuran partikel yang terbentuk setelah proses rekonstitusi pada sampel enkapsulat nanopartikel GF dengan perlakuan bahan penyalut MISP, yaitu sebesar 2.41±452.187 μm dan perlakuan bahan penyalut MK, yaitu sebesar 533.20±41.20 nm. Hasil pengukuran ukuran partikel pada sampel GM dengan perlakuan bahan penyalut MISP, yaitu sebesar 1.65±362.40 μm dan perlakuan bahan penyalut MK, yaitu sebesar 761.90±105.53 nm. Hasil analisis proses rekonstitusi menunjukkan bahwa pada sampel enkapsulat nanopartikel GF dan GM masing-masing memberikan peningkatan ukuran partikel. Peningkatan ukuran partikel tersebut dapat disebabkan oleh proses rekonstitusi yang kurang sempurna, selain itu diduga ukuran partikel yang terukur merupakan gabungan antara ukuran nanopartikel dan ukuran partikel bahan penyalut yang terurai dalam larutan, sehingga yang terukur adalah partikel yang berukuran lebih besar. Sampel dengan bahan penyalut MISP menunjukkan peningkatan ukuran partikel yang lebih besar, yaitu berukuran mikro dibandingkan dengan bahan penyalut MK yang masih memberikan ukuran nano. Menurut Gulseren (2012), suhu tinggi pada saat proses spray dryer membuat kecenderungan nanopartikel dengan penyalut ISP mengalami agregasi.
24
A 12.7 μm
8.8 μm 2.7 μm 500 x
2000 x
B 12.7 μm 6.1 μm 2.8 μm
500 x
2000 x
Gambar 9. Hasil analisis SEM enkapsulat nanopartikel ekstrak GF bahan penyalut MISP (maltodekstrin 60% dan isolat protein 40%) (A) dan MK (maltodekstrin 60% dan Na-kaseinat 40%) (B) Struktur morfologi permukaan enkapsulat nanopartikel GF diamati dengan Scanning Electron Microscopy (SEM). Hasil pengamatan pada gambar menunjukkan bahwa enkapsulat nanopartikel GF dengan perlakuan bahan penyalut MISP memiliki bentuk bulat, lebih kasar, lebih mengkerut, lebih rapat jika dibandingkan dengan perlakuan bahan panyalut MK. Ukuran partikel enkapsulat baik pada sampel dengan bahan penyalut MISP dan MK pada perbesaran 2000x terlihat berukuran mikro, hal ini disebabkan nanopartikel disalut dengan bahan penyalut sehingga memiliki ukuran partikel enkapsulat yang lebih besar. Morfologi permukaan enkapsulat yang mengeriput dapat disebabkan oleh akibat penggunaan panas pada saat proses spray drying, pengaruh perbandingan kombinasi bahan penyalut yang digunakan, laju alir evaporasi, dan besar tekanan pada saat spray drying. Bentuk morfologi bubuk enkapsulat sangat mempengaruhi seberapa efisien senyawa zat aktif nanopartikel dapat tersalut dengan baik. Menurut (Peres et al. 2011), pengerutan pada morfologi permukaan enkapsulat dapat mengakibatkan hilangnya atau terlepasnya senyawa zat aktif yang disalut oleh bahan penyalut.
25 A
7.03 μm
19.82 μm
3.05 μm 500 x
2000 x
B 2.79 μm 19.82 μm 19.82 μm
500 x
2000 x
Gambar 10. Hasil analisis SEM enkapsulat nanopartikel ekstrak GM bahan penyalut MISP (maltodekstrin 60% dan isolat protein 40%) (A) dan MK (maltodekstrin 60% dan Na-kaseinat 40%) (B) Hasil pengamatan pada gambar morfologi permukaan enkapsulat nanopartikel GM dengan bahan penyalut MISP maupun MK terlihat morfologi permukaannya bulat, mengalami pengerutan, permukaan kasar, dan bentuknya cenderung tidak seragam. Hal ini juga dapat disebabkan oleh adanya pengaruh panas pada saat proses spray drying, pengaruh perbandingan kombinasi bahan penyalut yang digunakan, laju alir evaporasi, dan besar tekanan pada saat spray drying. Hal ini juga dapat menyebabkan senyawa zat aktif dari nanopartikel GM dapat hilang karena tidak terperangkap dengan baik. Faktor yang mempengaruhi bentuk morfologi bubuk enkapsulat menurut Harris et al. (2011) adalah suhu inlet dan laju evaporasi pelarut saat proses spray drying. Menurut Deladino et al. (2008), suhu pemanasan yang tinggi pada spray drying juga dapat menyebabkan hilangnya senyawa aktif sehingga permukaan menjadi lebih kasar, mengkerut, dan padat. Bentuk morfologi produk enkapsulasi yang optimal adalah berbentuk bola dengan permukaan halus, yang menunjukkan nanopartikel zat aktif dapat terperangkap dengan baik. Pengerutan yang terjadi pada morfologi permukaan partikel keempat sampel enkapsulat tersebut mempengaruhi banyaknya senyawa zat aktif nanopartikel yang tersalut. Hal ini berkorelasi dengan nilai sifat fungsionalnya, yaitu hasil analisis aktivitas antioksidan dan total fenol keempat sampel bubuk enkapsulat tersebut. Hasil analisis sifat fungsional bubuk enkapsulat keempat sampel dapat dilihat pada Tabel 7.
26 Tabel 7. Hasil analisis sifat fungsional enkapsulat nanopartikel GF dan GM Sampel Garcinia forbesii Garcinia mangostana
Metode Perlakuan Ekstraksi M : ISP (60%:40%) M : K (60%:40%) M : ISP (60%:40%) M : K (60%:40%)
Aktivitas Antioksidan (μg/mL) 4283.33 ± 721.689 a 5550.00 ± 223.611 b 3133.33 ± 317.982 a 5766.67 ± 317.984 b
Total Fenol (μg/mL) 1375.00 ± 8.352 a 2896.74 ± 84.333 b 1743.48 ± 54.678 a 2958.70 ± 168.248 b
Keterangan : Data merupakan nilai rata-rata±SD (n=2), huruf yang sama pada kolom menunjukkan tidak berbeda nyata pada taraf signifikan 0.05 M : Maltodekstrin ISP: Isolat protein K : Na-kaseinat
Nanopartikel yang telah dienkapsulasi oleh bahan penyalut MISP dan MK dilakukan pengukuran nilai sifat fungsionalnya. Pengujian sifat fungsional yang diukur meliputi aktivitas antioksidan dan total fenol dilakukan untuk mengetahui apakah terjadi perubahan sifat fungsional selama proses spray drying. Nilai aktivitas antioksidan menunjukkan kemampuan suatu senyawa antioksidan dalam menghambat oksidasi suatu senyawa lain dengan mereduksi senyawa radikal bebas. Nilai total fenol menunjukkan seberapa banyak kandungan senyawa fenolik dalam sampel. Senyawa fenolik juga memiliki aktivitas antioksidan karena memiliki gugus hidroksil fenolik yang mempu mereduksi senyawa radikal, namun tidak semua senyawa yang memiliki nilai aktivitas antioksidan merupakan senyawa fenolik. Senyawa lain yang memiliki aktivitas antioksidan selain senyawa fenolik, yaitu vitamin C, vitamin B, protein, dan lainnya. Nilai aktivitas antioksidan dihitung berdasarkan jumlah asam askorbat sebagai standar, sedangkan nilai total fenol dihitung berdasarkan jumlah asam galat sebagai standar. Hasil analisis sifat fungsional enkapsulat nanopartikel dapat dilihat pada Tabel 7. Penggunaan bahan penyalut MISP dan MK mempengaruhi seberapa efisien zat aktif nanopartikel tersalut dengan baik. Pada nilai aktivitas antioksidan dan total fenol, terlihat bahwa perlakuan dengan bahan penyalut MK memberikan nilai sifat fungsional yang lebih tinggi dibandingkan dengan MISP. Hal ini menunjukkan bahwa perlakukan dengan bahan penyalut MK dapat melindungi zat aktif dengan lebih baik dibandingkan dengan MISP. Pada Tabel 7, perhitungan konsentrasi ekstrak yang digunakan adalah sebesar 10% dalam larutan nanopartikel. Hasil analisis tersebut menunjukkan bahwa ukuran partikel yang kecil, pada hasil rekonstitusi enkapsulat ada yang berukuran nano dan mikro. Pada ukuran tersebut, partikel memiliki luas permukaan yang luas sehingga mampu memberikan pengaruh yang besar terhadap nilai aktivitas antioksidan dan total fenol sampel GF dan GM, terlihat masih memiliki nilai aktivitas antioksidan dan total fenol yang tinggi. Hal ini dapat menjadi pertimbangan untuk menurunkan penggunaan dosis nanopartikel dalam aplikasinya ke dalam pangan seperti minuman, karena dengan dosis yang kecil dapat memberikan nilai aktivitas antioksidan yang tinggi.
27
SIMPULAN Ekstrak Garcinia forbesii maupun Garcinia mangostana diketahui mengandung senyawa fenolik seperti xanthon, tanin, antosianin. Ekstraksi dengan menggunakan metode refluks 1 jam memberikan hasil yang lebih baik dibandingkan dengan maserasi berdasarkan parameter rendemen dan sifat fungsionalnya. Formula nanopartikel ekstrak Garcinia forbesii dan Garcinia mangostana yang terpilih yaitu pada konsentrasi kitosan 0.2% dan STPP 0.1% memberikan hasil sifat fisik dan fungsional yang terbaik dengan nilai ukuran partikel 214.4 ± 3.505 nm dan 285.2 ± 5.990 nm. Pengeringan dengan spray drying menggunakan bahan penyalut kombinasi antara maltodekstrin 60% dengan isolat protein kedelai 40% (MISP) dan maltodekstrin 60% dengan Na-kaseinat 40% (MK) menunjukkan bentuk morfologi bulat keriput, dengan permukaan kasar, mengalami pengerutan, dan bentuk tidak seragam. Hasil uji rekonstitusi enkapsulat memberikan peningkatan ukuran nanopartikel. Hasil analisis sifat fungsional masing-masing enkapsulat dengan bahan penyalut MK memberikan ukuran partikel hasil rekonstitusi yang lebih kecil, nilai akivitas antioksidan dan total fenol yang lebih tinggi dibandingkan dengan bahan panyalut MISP, hal ini menunjukkan zat aktif nanopartikel dapat terlindungi dengan baik dengan bahan penyalut MK. Penggunaan dosis nanopartikel yang kecil dapat diterapkan dalam aplikasinya ke dalam pangan, karena dengan dosis yang kecil dapat memberikan nilai aktivitas antioksidan yang tinggi.
SARAN Penggunaan perbandingan kombinasi bahan penyalut yang lebih bervariasi perlu dikaji lebih lanjut. Diperlukan pula analisis total xanthon sebagai parameter delam penentuan efisiensi enkapsulasi. Perlu juga dilakukan uji disolusi in vitro untuk mengetahui laju pelepasan zat aktif dari nanopartikel maupun produk enkapsulasinya. Selain itu, untuk mengetahui penyerapan zat aktif secara in vivo, perlu dilakukan pengujian menggunakan hewan percobaan seperti tikus Sprague Dawley.
28
DAFTAR PUSTAKA Ahmed K, Yan L, Davd JM, Hang X. 2012. Nanoparticle and emulsion based delivery system for curcumin : Encapsulation and release properties. Journal of Food Chemistry (132) : 799-807. Alishasi A, Mirvaghefi A, Tehrani MR, Farahmand H, Shojaosadati SA, Dorkoosh FA, Elsabee MZ. 2011. Shelf life and delivery enhancement of vitmin C using chitosan nanoparticle. Journal of Food Chemistry 126 : 953-940. [AOAC] Association of Official Analytical Chemists. 2012. Official Methods of Analysis 16th Ed. Arlington (US): Virginia A. Avadi MR, Assal MMS, Nasser M, Saidah A, Fatemeh A, Rassoul D, and Morteza R. 2010. Preparation and characterization of insulin nanoparticle using chitosan and arabic gum with ionic gelation method. Journal of Nanomedicine: Nanotechnology Biology and Medicine 6 : 58-63. Bhardwaj MR, Ghassemi AH, Sadeghi AMM, Erfan M, Akbarzadeh A, Moghimi HR, and Tehrani MR. 2004. Preparation and Characterization of Theophylline-Chitosan Beads as an Approach to Colon Delivery, Iran. Journal of Pharmaceutic 2: 73-80. Bhumkar DR, and Pokharkar VB. 2006. Studies on effect of pH on cross-linking of chitosan with sodium tripolyphosphate: A Technical Note. Journal of Pharmaceutica Technology 7 (2): E1-E6. Buzea C, Blandino IIP, and Robbie K. 2007. Nanomaterial and nanoparticle: sources and toxicity, Biointerphase 2: MR170-MR172. Chen L, Gabriel EM, Murie S. 2006. Food protein-based materials as nutraceutical delivery systems. Trends in Food Science and Technology 7 : 272-283. Deladino L, Anbinder PS, Navarro AS, and Martino MN. 2008. Encapsulation of natural antioxidants extract from Ilex paraguariesnsis. Journal of Carbohydr Polym 1 (1) : 126-134. Dewandari KK, Yuliani S, Yasni S. 2013. Ekstraksi dan Karakterisasi Nanopartikel Eksrak Sirih Merah (Piper crocatum). Jurnal Pascapanen 10(2) : 65-71. Desai GH, Park HJ. 2005. Recent development in microencapsulation of food ingredients. Journal of Dry Technology 23: 1361-1394. Donsi F, Sessa M, Mediouni H, Mgaidi A, Ferrari F. 2011. Encapsulation of bioactive compouns in nanopartikelon-based delivery system. Procedia Food Science (1): 1666-1671.
29 Dustgani A, Ebrahim V, Mohammad I. 2008. Preparation of chitosan nanoparticles loaded by dexamethasone phosphat. Journal of Pharmaceutical Science 4(2) : 111-114. Gulseren I, Yuan Fang, Milena C. 2007. Zinc incorporation capacity of whey protein nanoparticles prepared with desolvation with ethanol. Journal of Food Chemistry 135 (2): 770-774. Gunasekaran S, Sanghoon Ko, Lan Xiao. 2007. Use of whey protein foe encapsulation and controlled delivery applications. Journal of Food Engineering 83 : 31-40. Gupta RB, and Kompella UB. 2006. Nanoparticle Technology Of Drug Delivery. New York (US): Taylor and Francis Grup. Harris R, Lecumberri E, Mateos A, Mengibar M, Heras A. 2011. Chitosan nanoparticles and microsphere for the encapsulation of natural antioxidants extracted from Ilex paraguariensis. Journal of Carbohydrate Polymers 84 : 803-806. Hutching JB. 1999. Food Colour And Appearance 2nd Edition. Gaithersburg (US) : Aspen publisher. Kafshgari MH, Khorram M, Khodadoost M, Khavari S. 2011. Reinforcement of chitosan nanoparticles obtained by an ionic cross-linking process. Iran. Journal of Polymers 20 (5): 445-456. Ko S, and Lee SC. 2010. Effect of nanoliposomes on the stabilization of incorporated retinol. African Journal of Biotechnology 9 (37): 6158-6161. Kubo I, Masuoka N, Xiao P, Haraguchi H. 2002. Antioxidant activity of dodecyl gallate. Journal of Agricultural Food Chemistry (50) : 3533-3539. Kumar M, Bakowsky U, and Lehr C. 204. Preparation and characterizaton of catonic PLGA nanospheres as dna carriers. Journal of Biomaterial 25 : 1771-1777. Lako et al. 2007. Phytochemical flavonols, carotenoids and the oxidant properties of a wide selection of fijian fruit, vegetables and other readily available foods. Journal of Food Chemistry (101) : 1727-1741. Li J and Qingrong Y. 2012. Rheological properties of chitosan–tripolyphosphate complexes: From suspensions to microgels. Journal of Carbohydrate Polymers 87: 1670– 1677. Lopez-Leon T, Carvalho ELS, Seijo B, Ortega-Vinuesa JL, Bastos-Gozales D. 2005. Physicochemical characterization of chitosan nanoparticles: elestrokinetic and stability behavior. Journal of Colloid and Interface Science 238 : 344351.
30 Mardliyati E, Sjaikhurrizal EM. Damai RS, Idah R, dan Srinigsih. 2012. Preparasi dan Aplikasi Nanopartikel Kitosan Sebagai Sistem Penghantaran Insulin Secara Oral. Prosiding Pusat Teknologi Farmasi dan Medika BPPT. Martien R, Marino F, Ortaggi, and Palocci C. 2007. Fluorescence and Scanning Electron Microscopy of Chitosan/DNA nanoparticles for applications. Modern Research and Educational Topics in Microscopy : 690-696. Matsumoto K, Yukihiri A, Emi K, Kenji O, Tetsuro I, Toshiyuki T, Munekazu I, Yoshinori N. 2003. Induction of apoptosis by xanthones from mangosteen in human cell lines. Jounal of National Procedia (66):1124-1127. Mohanraj VJ dan Chen Y. 2006. Nanoparticle a review. Journal of Tropical Pharmaceutical : 561-573. Mranani SA. 2015. Pemanfaatan Potensi Manggis Merah (Garcinia Forbesii) Sebagai Pengawet Alami dan Minuman Fungsional. [Skripsi]. Program Studi Ilmu dan Teknologi Pangan. Institut Pertanian Bogor. Ong HC. 2007. Buah Khasiat Makanan dan Obatan. Selangor (MSY): Yeohprinco SDN. BDH. Prasad KN, En Y, Chun Y, Mouming Z, Yueming J, 2009. Effects of high pressure exraction on the extraction yield, total phenolic content and antioxidant activity of longan fruit pericarp. Journal of Food Science Emerging Technology 10 : 155. Qi L, Xu Z, Jiang X, Hu C, Zou X. 2004. Preparation and antibacterial activity of chitosan nanoparticles. Journal of Carbohydrate Research339 (16): 26932700. Randy M. 2014. Kajian Pemanfaatan dan Pengembangan Potensi Ekstrak Manggis Merah (Garcinia Forbesii) Sebagai Minuman Fungsional Kaya Antioksidan dan Kestabilannya. [Skripsi]. Program Studi Ilmu dan Teknologi Pangan. Institut Pertanian Bogor. Richana N, Fiena S, Pujoyuwono, Heti H. 2007. Optimasi Proses Produksi Maltodekstrin dan Tapioka Menggunakan Spray Drying. Prosiding Seminar Nasional Teknologi Inovatif Pascapanen Untuk Pengembangan Industri Berbasis Pertanian. Hal 313-322. Rismana E, Susi K, Olivia B, Idah R, Marahmah. 2003. Sintesis dan karakterisasi nanopartikel kitosan-ekstrak kulit manggis (Garcinia mangostana). Jurnal Penelitian Sains dan Teknologi 14(3) : 189-196. Saleh M, Mawardi M, Eddy W, Dwi H. 2003. Determinasi dan Morfologi Buah Eksotis Potensial di Lahan Rawa. [Internet]. [Diunduh 2016 Ferbruari 01].
31 Strychartz S, Shetty K. 2002. Peroxidase activity and phenolic content in elite clonal lines of Metha Pulegium in respense to polymeric dye R-478 and Agrobactericum rhizogenes. Jounal of Process Biochemistry (37): 805-812. Susanti DY. 2008. Efek suhu pengeringan terhadap kandungan fenolik dan kandungan katekinekstrak daun kering gambir. Prosiding Seminar Nasional Teknik Pertanian Universitas Gajah Mada Yogyakarta. Tiyaboonchai W. 2003. Chitosan nanoparticle: A promising system for drug delivery. Journal of Naressuan Uniersity 11 (3): 51-66. Vllasaliu D, Hariis R, Heras A, Casettari L, Garnett M, Illum L, and Stolnik S. 2010. Tight junction modulation by chitosan nanoparticles : Comparison with chitosan solution. Journal of Parmaceutical Science 400: 183-193. Wahyono D. 2010. Ciri Nanopartikel Kitosan dan Pengaruhnya pada Ukuran Partikel dan Efisiensi Penyalutan Ketoprofen. Tesis. Program Studi Kimia Sekolah Pascasarjana. Institut Pertanian Bogor. Wijaya LA. 2010. Kandungan antioksidan ekstrak tepung kulit buah manggis (Garcinia mangostana) pada berbagai pelarut, suhu, dan waktu ekstraksi. Skripsi. Bogor : Institut Pertanian Bogor. Yuan Y, Gao Y, Zhao J, Mao L. 2008. Characterization and stability evaluation of β-carotene nanopartikelons prepared by high pressure homogenization under various emulsifying conditions. Journal of Food Science 41: 61–68. Yu-Shin L, Kiran S, Kurt ML, Jyuhn HJ, Long F, Han Y, Hsing WS. 2008. Multiion-crosslinked nanoparticle with pH-responsive characeristics for oral delivery of protein drugs. Journal of Pharmaceutical Science : 141-149.
32
LAMPIRAN Lampiran 1. Diagram alir penelitian
Tepung kulit manggis merah Ekstraksi dengan pelarut etanol 70% dengan metode maserasi (6 dan 24 jam) dan refluks (1 dan 3 jam)
Ekstrak
Analisis warna, rendemen, aktivitas antioksidan, dan total fenol
Ekstrak terpilih
Sintesis nanopartikel dengan metode gelasi ionik yaitu pada konsentrasi kitosan 0.2% dan 1% dengan STPP 0.2% dan 0.1 % serta ekstrak terpilih 10%
Nanopartikel
Analisis ukuran partikel, indeks polidispersitas, kestabilan, aktivitas antioksidan, dan total fenol
Nanopartikel terpilih
Enkapsulasi nanopartikel terpilih dengan bahan penyalut kombinasi maltodekstrin : ISP (60%:40%) dan maltodekstrin dan Na-kaseinat (60%:40%)
Analisis ukuran partikel, morfologi, aktivitas antioksidan, dan total fenol
33 Lampiran 2. Diagram alir persiapan bahan kulit manggis
Buah manggis merah dan biasa Pencucian dan pemisahan dengan daging buah Pemotongan kecil-kecil kulit manggis Pengeringan dengan cabinet dryer pada suhu 40-50oC sekitar 3 jam Penggilingan menjadi bubuk dengan ukuran 40 mesh Tepung Kulit manggis bubuk
34 Lampiran 3. Diagram alir pembuatan ekstrak kulit manggis
Kulit manggis merah dan biasa (40 mesh) Pencampuran kulit manggis dengan pelarut etanol 70% 1:5 (b/v) Ekstraksi dengan reflux (selama 1 dan 3 jam) 60oC, ekstraksi dengan maserasi (selama 6 jam dan 24 jam)
Penyaringan
Ampas 1
Filtrat 1
35 Lampiran 4. Hasil analisis proksimat tepung Garcinia forbesii dan Garcinia mangostana 1. Kadar air Sampel Garcinia forbesii Garcinia mangostana
Kadar air (%bb) 9,30 9,57 9,66 9,41 9,43 9,26
Rerata 9,51 ± 0,153
9,38 ± 0,093
Kadar air (%bk) 10,20 10,58 10,70 10,45 10,14 10,20
Rerata 10,49 ± 0,223
10,26 ± 0,134
2. Kadar abu Sampel Garcinia forbesii Garcinia mangostana
Kadar abu (%bb) 3,73 3,77 3,84 3,81
Rerata 3,75 ± 0,033 3, 83 ± 0,015
Kadar abu (%bk) 4,12 4,20 4,24 4,22
Rerata 4,16 ± 0,040 4,23 ± 0,010
3. Kadar lemak Sampel Garcinia forbesii Garcinia mangostana
Kadar lemak (%bb) 10,58 10,81 8,53 8,50
Rerata 10,70 ± 0,120 8,52 ± 0,020
Kadar lemak (%bk) 11,69 11,95 9,41 9,83
Rerata 11,82 ± 0,130 9,40 ± 0,210
4. Kadar protein Sampel Garcinia forbesii Garcinia mangostana
Kadar air (%bb) 3,48 3,42 2,62 2,51
Rerata 3,45 ± 0,030 9,38 ± 0,110
Kadar air (%bk) 3,84 3,78 2,89 2,77
Rerata 3,81 ± 0,030 2,83 ± 0,060
36
Lampiran 5. Rendemen ekstraksi kulit manggis
Sampel
Garcinia forbesii
Garcinia mangostana
Metode Perlakuan Ekstraksi
W sampel awal(gr)
W sampel setelah ekstraksi (gr) Ulangan Ulangan 1 2 9,84 10,74
Reflux 1 jam
Ulangan 1 24,7051
Ulangan 2 24,7528
Reflux 3 jam
24,9022
24,8932
10,11
Maserasi 6 jam
25,8876
25,9576
Maserasi 24 jam
24,9021
Reflux 1 jam
Rendemen (%)
Rata-rata rendemen
Ulangan 1 39,82
Ulangan 2 43,38
41,60 ± 1,780
10,81
40,58
43,41
42,00 ± 1,413
8,41
7,83
32,50
30,18
31,34 ± 1,161
24,9325
7,31
8,85
29,36
35,50
32,43 ± 3,070
25,2032
25,1202
10,44
10,53
41,42
41,92
41,67± 0,248
Reflux 3 jam
24,9022
25,0112
9,96
10,76
40,02
43,04
41,53 ± 1,512
Maserasi 6 jam
25,3011
25,2892
9,89
9,61
39,09
38,00
38,54 ± 0,544
Maserasi 24 jam
24,9021
25,0025
9,81
10,35
39,38
41,38
40,38 ± 1,001
37 Lampiran 6. Hasil analisis ANOVA rendemen ekstrak GF dan GM 1. Rendemen ekstrak GF ANOVA Rendemen_Ekstrak_GF Sum of Squares Between Groups Within Groups Total
df
Mean Square
548,829
3
182,943
31,669
4
7,917
580,498
7
F 23,107
Sig. ,005
Post Hoc Tests Homogeneous Subsets Rendemen_Ekstrak_GF Waller-Duncan
a,b
Subset for alpha = 0.05 Perlakuan
N
1
2
Maserasi 24 jam
2
31,3400
Maserasi 6 jam
2
32,4300
Refluks 1 jam
2
41,600
Refluks 3 jam 2 42,000 Means for groups in homogeneous subsets are displayed. a. Uses Harmonic Mean Sample Size = 2,000. b. Type 1/Type 2 Error Seriousness Ratio = 100.
2. Rendemen ekstrak GM ANOVA Rendemen_Ekstrak_GM Sum of Squares Between Groups Within Groups Total
df
Mean Square
315,743
3
105,248
6,715
4
1,679
322,459
7
Post Hoc Tests Homogeneous Subsets Rendemen_Ekstrak_GM Waller-Duncana,b Subset for alpha = 0.05 Perlakuan
N
1
Maserasi 6 jam
2
38,5400
Maserasi 24 jam
2
40,3800
Refluks 1 jam
2
2
41,6000
Refluks 3 jam 2 42,0000 Means for groups in homogeneous subsets are displayed. a. Uses Harmonic Mean Sample Size = 2,000.
F 62,690
Sig. ,001
38 Lampiran 7. Hasil analisis aktivitas antioksidan ekstrak kulit manggis Sampel
Perlakuan metode
Refluks 1 jam
Ul
Abs
1
0,191 0,191 0,190 0,189 0,194 0,192 0,196 0,192 0,299 0,298 0,301 0,298 0,268 0,266 0,272 0,270 0,201 0,200 0,199 0,201 0,224 0,222 0,222 0,222 0,305 0,301 0,299 0,298 0,278 0,277 0,272 0,272
2 1
Refluks 3 jam Garcinia forbesii
2 1
Maserasi 6 jam
2 1
Maserasi 24 jam
2 1
Refluks 1 jam
2 1
Refluks 3 jam Garcinia mangostana
2 1
Maserasi 6 jam
2 1
Maserasi 24 jam
2
Abs blanko sampel 0,467 0,467 0,467 0,467 0,467 0,467 0,467 0,467 0,467 0,467 0,467 0,467 0,467 0,467 0,467 0,467 0,467 0,467 0,467 0,467 0,467 0,467 0,467 0,467 0,467 0,467 0,467 0,467 0,467 0,467 0,467 0,467
Kapasitas antioksidan (%) 59,10 59,10 59,31 59,53 58,46 58,89 58,03 58,89 35,97 36,19 35,55 36,19 42,61 43,04 41,76 42,18 56,96 57,17 57,39 56,96 52,03 52,46 52,46 52,46 34,69 35,55 35,97 36,19 40,47 40,69 41,76 41,76
Aktivitas antioksidan (μg/mL) 13350,00 13350,00 13450,00 13550,00 13050,00 13250,00 12850,00 13250,00 2550,00 2650,00 2350,00 2650,00 5650,00 5850,00 5250,00 5450,00 12350,00 12450,00 12550,00 12350,00 10050,00 10250,00 10250,00 10250,00 1950,00 2350,00 2550,00 2650,00 4650,00 4750,00 5250,00 5250,00
Rata-rata
13425,00±
82,916
13100,00± 165,831
2550,00± 122,474
5550,00±
223,607
12425,00± 82,916
10200,00±
86,603
2375,00± 268,095
4975,00± 277,263
39 Lampiran 8. Kurva standar asam askorbat
Kurva Standar Asam Askorbat 0,350 0,300 0,250
Abs
0,200
y = 0,0003x + 0,1425 R² = 0,9912
0,150 0,100 0,050 0,000 0
100
200
300
400
500
600
700
Konsentrasi (ppm)
Konsentrasi (ppm) 100 200 300 400 500 600
Abs 0,304 0,297 0,265 0,261 0,235 0,231 0,205 0,203 0,173 0,169 0,156 0,153
Blanko sampel 0,467 0,467 0,467 0,467 0,467 0,467 0,467 0,467 0,467 0,467 0,467 0,467
AbsBlanko 0,163 0,17 0,202 0,206 0,232 0,236 0,262 0,264 0,294 0,298 0,311 0,314
Rata-rata
SD
0,167
0,0049
0,204
0,0028
0,234
0,0028
0,263
0,0014
0,296
0,0028
0,313
0,0021
40 Lampiran 9. Hasil analisis total fenol ekstrak Garcinia forbesii dan Garcinia mangostana Sampel
Metode Perlakuan Ekstraksi Reflux 1 jam
Reflux 3 jam
Ul 1 2 1 2
Garcinia forbesii Maserasi 6 jam
1 2 1
Maserasi 24 jam
Reflux 1 jam
Reflux 3 jam Garcinia mangostana
2 1 2 1 2 1
Maserasi 6 jam
2 1
Maserasi 24 jam
2
Abs 0,325 0,325 0.330 0.328 0,364 0,362 0.360 0,361 0,101 0,100 0,098 0,100 0,137 0,138 0,134 0,135 1,101 1,007 1,009 1,009 0,906 0,912 0,900 0,902 0,722 0,720 0,712 0,710 0,801 0,799 0,804 0,804
Konsentrasi (μg/mL) 781,52 781,52 792,39 788,04 866,30 861,96 857,61 859,78 294,57 292,39 288,04 292,39 372,83 375,00 366,30 368,48 6171,20 5660,33 5671,20 5671,20 5111,41 5144,02 5078,80 5089,67 4111,41 4100,54 4057,07 4046,07 4540,76 4529,89 4557,07 4557,07
Rata-rata
785,87± 4.612
861,41± 3.214
291,85± 2.372
370,65±3.439
5793,48± 218.120
5105,98± 24.906
4078,80±27.747
4546,20± 11.532
41 Lampiran 10. Kurva standar asam galat
Absorbansi
Standar Asam Galat 1,400 1,200 1,000 0,800 0,600 0,400 0,200 0,000 -0,200 0
y = 0,0046x - 0,0345 R² = 0,9847
50
100
150
200
250
300
Konsentrasi (ppm)
Konsentrasi Asam Galat (ppm) 0 50 100 150 200 250
Plo
Abs
1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2
0,017 0,019 0,169 0,170 0,372 0,371 0,691 0,693 0,828 0,826 1,173 1,174
rata-rata
SD
0,018
0,0014
0,170
0,0007
0,372
0,0007
0,692
0,0014
0,827
0,0014
1,174
0,0007
42 Lampiran 11. Hasil analisis ANOVA aktivitas antioksidan, aktivitas antioksidan, total fenol, dan pH ekstrak Garcinia forbesii (GF)
ANOVA Sum of Squares Aktivitas_Antioksidan Between _GF
Mean df
357691875,
Groups
3
000
Within Groups
397500,000
Total
358089375,
Groups
Total_Fenol_GF
Between
Total pH
3599,415
,000
3605,029
,000
20265,249
,000
33125,000
3
546,718
1,820
12
,152
1641,973
15
Within Groups
Sig.
15
993630,604
Groups
000
1640,153
Within Groups Total
F
119230625,
12
000 Aktivitas_Antioksidan Between
Square
3 331210,201
196,125
12
993826,729
15
16,344
Between
190306499
Groups
,235
3
,078
434038080
,000
000000000 00000,000
Within Groups
,000
12
Total
,235
15
,000
Homogeneous Subsets Aktivitas_Antioksidan_Ekstrak_GF Waller-Duncana,b Subset for alpha = 0.05 Perlakuan
N
1
Maserasi 6 jam
4
Maserasi 24 jam
4
Refluks 3 jam
4
Refluks 1 jam
4
2
3
4
2550,0000 5550,0000
Means for groups in homogeneous subsets are displayed. a. Uses Harmonic Mean Sample Size = 4,000. b. Type 1/Type 2 Error Seriousness Ratio = 100.
13100,0000 13425,0000
43 Aktivitas_Antioksidan_Ekstrak_GF Waller-Duncana,b Subset for alpha = 0.05 Perlakuan
N
1
Maserasi 6 jam
4
Maserasi 24 jam
4
Refluks 3 jam
4
Refluks 1 jam
4
2
3
4
35,9750 42,3975 58,5675 59,2600
Means for groups in homogeneous subsets are displayed. a. Uses Harmonic Mean Sample Size = 4,000. b. Type 1/Type 2 Error Seriousness Ratio = 100. Total_Fenol_Ekstrak_GF Waller-Duncana,b Subset for alpha = 0.05 Perlakuan
N
1
Maserasi 6 jam
4
Maserasi 24 jam
4
Refluks 1 jam
4
Refluks 3 jam
4
2
3
4
291,8478 370,6522 785,8695 861,4130
Means for groups in homogeneous subsets are displayed. a. Uses Harmonic Mean Sample Size = 4,000. b. Type 1/Type 2 Error Seriousness Ratio = 100. pH_Ekstrak_GF Waller-Duncana,b Subset for alpha = 0.05 Perlakuan
N
1
Refluks 1 jam
4
Maserasi 6 jam
4
Maserasi 24 jam
4
Refluks 3 jam
4
2
3
4
2,5100 2,6500
Means for groups in homogeneous subsets are displayed. a. Uses Harmonic Mean Sample Size = 4,000. b. Type 1/Type 2 Error Seriousness Ratio = 100.
2,6900 2,8500
44 Lampiran 12. Hasil analisis ANOVA aktivitas antioksidan, aktivitas antioksidan, total fenol, dan pH ekstrak Garcinia mangostana (GM) ANOVA Sum of
Mean
Squares Aktivitas_Antioksidan Between _GM
df
256746875,
Groups
3
000
Within Groups
652500,000
Total
257399375,
_Ekstrak_GM
Groups
Total_Fenol_GM
Between
2,997
12
,250
1179,959
15
6555390,17
3
0 196390,329
Total
6751780,49
1573,927
,000
1570,604
,000
133,518
,000
15
392,320
Within Groups
Sig.
54375,000
3
Groups
2185130,05
12
7 16365,861
15
9 pH_ekstrak_GM
67
1176,961
Within Groups Total
F
85582291,6
12
000 Aktivitas_Antioksidan Between
Square
Between
690063686
Groups
,568
3
,189
618993900
,000
000000000 00000,000
Within Groups
,000
12
Total
,568
15
,000
Post Hoc Tests Homogeneous Subsets Aktivitas_Antioksidan_GM Waller-Duncana,b Subset for alpha = 0.05 Perlakuan
N
1
Maserasi 6 jam
4
Maserasi 24 jam
4
Refluks 3 jam
4
Refluks 1 jam
4
2
3
4
2375,0000 4975,0000
Means for groups in homogeneous subsets are displayed. a. Uses Harmonic Mean Sample Size = 4,000. b. Type 1/Type 2 Error Seriousness Ratio = 100.
10200,0000 12425,0000
45 Aktivitas_Antioksidan_Ekstrak_GM Waller-Duncana,b Subset for alpha = 0.05 Perlakuan
N
1
Maserasi 6 jam
4
Maserasi 24 jam
4
Refluks 3 jam
4
Refluks 1 jam
4
2
3
4
35,6000 41,1700 52,3525 57,1200
Means for groups in homogeneous subsets are displayed. a. Uses Harmonic Mean Sample Size = 4,000. b. Type 1/Type 2 Error Seriousness Ratio = 100. Total_Fenol_GM Waller-Duncana,b Subset for alpha = 0.05 Perlakuan
N
1
Maserasi 6 jam
4
Maserasi 24 jam
4
Refluks 3 jam
4
Refluks 1 jam
4
2
3
4
4078,8050 4546,1975 5105,9750 5793,4825
Means for groups in homogeneous subsets are displayed. a. Uses Harmonic Mean Sample Size = 4,000. b. Type 1/Type 2 Error Seriousness Ratio = 100. pH_ekstrak_GM Waller-Duncana,b Subset for alpha = 0.05 Perlakuan
N
1
Maserasi 24 jam
4
Maserasi 6 jam
4
Refluks 1 jam
4
Refluks 3 jam
4
2
3
4
2,7400 2,9200
Means for groups in homogeneous subsets are displayed. a. Uses Harmonic Mean Sample Size = 4,000. b. Type 1/Type 2 Error Seriousness Ratio = 100.
3,1400 3,2200
46 Lampiran 13. Hasil analisis warna dengan chromameter ekstrak GF
L
a
b
Hueo
Garcinia forbesii Maserasi 6 Maserasi Ul jam 24 jam 1 30,83 30,86 2 30,83 30,83 30,94 30,93 3 30,83 30,99 1 33,42 32,75 2 33,38 33,42 32,83 32,84 3 33,45 32,93 1 12,97 13,02 2 12,97 12,98 13,02 13,03 3 12,99 13,06 21,22 21,64
Refluks Refluks 1 jam 3 jam 31,16 25,08 31,25 31,19 25,12 25,12 31,16 25,15 28,30 15,90 28,36 28,34 16,04 16,00 28,36 16,05 12,67 5,19 12,69 12,69 5,18 5,20 12,70 5,22 24,12 18
47 Lampiran 14. Hasil analisis ANOVA warna dengan chromameter ekstrak GF ANOVA Sum of
Mean
Squares L_ekstrak_GF
Between Groups Within Groups Total
a_ekstrak_GF
Between Groups Within Groups Total
b_ekstrak_GF
Between Groups Within Groups Total
df
Square
77,647
3
25,882
,016
8
,002
77,664
11
589,297
3
196,432
,035
8
,004
589,332
11
133,687
3
,003
8
133,690
11
F 12574,445
,000
44643,684
,000
44,562 133687,000
,000
,000
Post Hoc Tests Homogeneous Subsets L_ekstrak_GF Waller-Duncana,b Subset for alpha = 0.05 Perlakuan
N
1
Refluks 3 jam
3
Maserasi 6 jam
3
Maserasi 24 jam
3
Refluks 1 jam
3
2
3
4
25,1167 30,8300 30,9300 31,1900
Means for groups in homogeneous subsets are displayed. a. Uses Harmonic Mean Sample Size = 3,000. b. Type 1/Type 2 Error Seriousness Ratio = 100. a_ekstrak_GF Waller-Duncana,b Subset for alpha = 0.05 Perlakuan
N
1
Refluks 3 jam
3
Refluks 1 jam
3
Maserasi 24 jam
3
Maserasi 6 jam
3
2
3
4
15,9967 28,3400
Means for groups in homogeneous subsets are displayed.
Sig.
32,8367 33,4167
48 a. Uses Harmonic Mean Sample Size = 3,000. b. Type 1/Type 2 Error Seriousness Ratio = 100. b_ekstrak_GF Waller-Duncana,b Subset for alpha = 0.05 Perlakuan
N
1
Refluks 3 jam
3
Refluks 1 jam
3
Maserasi 6 jam
3
Maserasi 24 jam
3
2
3
4
5,1967 12,6867
Means for groups in homogeneous subsets are displayed. a. Uses Harmonic Mean Sample Size = 3,000. b. Type 1/Type 2 Error Seriousness Ratio = 100.
12,9767 13,0333
49 Lampiran 15. Hasil analisis warna dengan chromameter ekstrak GM
L
a
b
Hue
Garcinia mangostana Maserasi 6 Maserasi Refluks Refluks jam 24 jam 1 jam 3 jam 49,87 52,14 45,74 43,76 49,84 49,87 52,10 52,13 45,86 45,80 43,77 43,78 49,89 52,15 45,80 43,80 5,06 -0,03 3,64 2,23 5,04 5,05 -0,09 -0,06 3,64 3,63 2,20 2,22 5,05 -0,05 3,61 2,22 19,59 14,97 16,21 9,31 19,60 19,60 14,91 14,92 16,25 16,23 9,29 9,31 19,62 14,89 16,23 9,33 75,16 89,77 77,39 76,59
50 Lampiran 16. Hasil analisis ANOVA warna dengan chromameter ekstrak GM ANOVA Sum of Squares L_ekstrak_GF
Between Groups
a_ekstrak_GF
3
43,172
,011
8
,001
129,528
11
42,659
3
14,220
,003
8
,000
42,663
11
165,253
3
55,084
,006
8
,001
165,259
11
Between Groups Within Groups Total
b_ekstrak_GF
Between Groups Within Groups Total
Mean Square
129,517
Within Groups Total
df
F 32178,170
,000
36305,929
,000
79640,161
,000
Homogeneous Subsets Post Hoc Tests L_ekstrak_GF Waller-Duncana,b Subset for alpha = 0.05 Perlakuan
N
1
Refluks 3 jam
3
Refluks 1 jam
3
Maserasi 6 jam
3
Maserasi 24 jam
3
2
3
4
43,7767 45,8000 49,8667 52,1300
Means for groups in homogeneous subsets are displayed. a. Uses Harmonic Mean Sample Size = 3,000. b. Type 1/Type 2 Error Seriousness Ratio = 100. a_ekstrak_GF Waller-Duncana,b Subset for alpha = 0.05 Perlakuan
N
1
Maserasi 24 jam
3
Refluks 3 jam
3
Refluks 1 jam
3
Maserasi 6 jam
3
2
3
4
-,0567 2,2167
Means for groups in homogeneous subsets are displayed. a. Uses Harmonic Mean Sample Size = 3,000. b. Type 1/Type 2 Error Seriousness Ratio = 100.
Sig.
3,6300 5,0500
51 b_ekstrak_GF Waller-Duncana,b Subset for alpha = 0.05 Perlakuan
N
1
Refluks 3 jam
3
Maserasi 24 jam
3
Refluks 1 jam
3
Maserasi 6 jam
3
2
3
4
9,3100 14,9233
Means for groups in homogeneous subsets are displayed. a. Uses Harmonic Mean Sample Size = 3,000. b. Type 1/Type 2 Error Seriousness Ratio = 100.
16,2300 19,6033
52 Lampiran 17 (a). Karakterisasi nanopartikel GF dan GM 1. Ukuran Partikel dan Indeks Polidispersitas Formula Plo Ukuran Rata-rata SD Indeks Rata-rata Sampel Partikel Polidispe (nm) rsitas F1 GF 1 497.90 478.60 17.978 0.473 0,45 2 483.20 0.445 3 454.60 0.443 F2 GF 1 218.30 214.40 3.505 0.391 0,36 2 215.10 0.326 3 209.80 0.358 F3 GF 1 10220 928.50 69.259 0.511 0,52 2 906.30 0.546 3 856.70 0.495 F4 GF 1 784.80 806.80 35.847 0.655 0,60 2 856.90 0.525 3 778.80 0.606 F1 GM 1 7550,00 6897.05 252,033 1.000 1,00 2 9607,00 1.000 3 3536,00 1.000 F2 GM 1 280.90 285,20 5,990 0.450 0,46 2 295.20 0.480 3 285.20 0.433 F3 GM 1 843.60 764.80 65,088 0.667 0,62 2 766.70 0.588 3 684.20 0.612 F4 GM 1 2657,00 1655.00 780,100 1.000 0,88 2 1553,00 0.831 3 754.30 0.808 Keterangan : GF : Garcinia forbesii GM : Garcinia mangostana F1 : formula 0,2% kitosan dan 0,2% STPP F2 : formula 0,2% kitosan dan 0,1% STPP F3 : formula 0,1% kitosan dan 0,2% STPP F4 : formula 0,1% kitosan dan o,1% STPP
SD
0,013
0,026
0,021
0,054
0,000
0,019
0,033
0,086
53 Lampiran 17 (b). Karakterisasi nanopartikel GF dan GM 1. Aktivitas antioksidan Sampel
Perlakuan metode
F1
Ul
Abs
1
0,268 0,270 0,266 0,261 0,254 0,253 0,259 0,257 0,259 0,260 0,267 0,267 0,275 0,275 0,277 0,274
2 1
F2 Nanopartikel Garcinia forbesii
2 1
F3
2 1
F4
2 1
F1
2 1
F2 Nanopartikel Garcinia mangostana
2 1
F3
2 1
F4
2
0,261 0,273 0,279 0,273 0,273 0,271 0,268 0,267 0,281 0,280 0,278 0,277 0,287 0,287 0,290 0,289
Abs blanko sampel 0,467 0,467 0,467 0,467 0,467 0,467 0,467 0,467 0,467 0,467 0,467 0,467 0,467 0,467 0,467 0,467 0,467 0,467 0,467 0,467 0,467 0,467 0,467 0,467 0,467 0,467 0,467 0,467 0,467 0,467 0,467 0,467
Kapasitas antioksidan (%) 42,61 42,18 43,04 44,11 45,61 45,82 44,54 44,97 44,54 44,33 42,83 42,83 41,11 41,11 40,69 41,33 56,96 57,17 57,39 56,96 52,03 52,46 52,46 52,46 34,69 35,55 35,97 36,19 40,47 40,69 41,76 41,76
Aktivitas antioksidan (μg/mL)
4708,33 4541,67 4875,00 5291,67 5875,00 5958,33 5458,33 5625,00 5458,33 5375,00 4791,67 4791,67 4125,00 4125,00 3958,33 4208,33 5291,67 4291,67 3791,67 4291,67 4291,67 4458,33 4708,33 4791,67 3625,00 3708,33 3875,00 3958,33 3125,00 3125,00 2875,00 2958,33
Rata-rata
4854,17±
278,729
5729,17± 198,742
5104,17± 313,887
4104,17±
90,810
4416.67± 544.859
4562.50± 198.737
3791.67± 131.757
3020.83± 108.250
54 Lampiran 18. Uji anova nanopartikel GF ukuran partikel dan indeks polidispersitas ANOVA Sum of
Mean
Squares Ukuran_Partikel
Between
Square
F
313818,34
941455,047
3
19174,760
8
960629,807
11
,091
3
,030
Within Groups
,013
8
,002
Total
,103
11
Groups Within Groups Total Indeks_Polidispersi Between tas
df
Groups
9
130,930
,000
19,080
,001
2396,845
Post Hoc Tests Homogeneous Subsets Ukuran_Partikel Waller-Duncana,b Subset for alpha = 0.05 Sampel
N
1
F2 GF
3
F1 GF
3
F4 GF
3
F3 GF
3
2
3
4
214,4000 478,5667 806,8333 928,3333
Means for groups in homogeneous subsets are displayed. a. Uses Harmonic Mean Sample Size = 3,000. b. Type 1/Type 2 Error Seriousness Ratio = 100. Indeks_Polidispersitas Waller-Duncana,b Subset for alpha = 0.05 Sampel
N
1
2
3
F2 GF
3
F1 GF
3
,4537
F3 GF
3
,5173
F4 GF
3
,3583
Means for groups in homogeneous subsets are displayed. a. Uses Harmonic Mean Sample Size = 3,000. b. Type 1/Type 2 Error Seriousness Ratio = 100.
Sig.
,5173 ,5953
55 Lampiran 19. Uji anova nanopartikel GM ukuran partikel dan indeks polidispersitas ANOVA Sum of Squares Ukuran_P Between artikel_G
Groups
M
Within Groups Total
Indeks_P
Mean Square
83767469,509
3
27922489,836
20905314,060
8
2613164,258
104672783,569
11
,548
3
,183
,026
8
,003
,574
11
Between
olidispersi Groups tas_GM
df
Within Groups Total
F 10,68 5
55,32
Post Hoc Tests Homogeneous Subsets Ukuran_Partikel_GM Waller-Duncana,b Subset for alpha = 0.05 Sampel
N
1
F2 GM
3
287,1000
F3 GM
3
764,8333
F4 GM
3
1654,7667
F1 GM
3
2
6897,6667
Means for groups in homogeneous subsets are displayed. a. Uses Harmonic Mean Sample Size = 3,000. b. Type 1/Type 2 Error Seriousness Ratio = 100. Indeks_Polidispersitas_GM Waller-Duncana,b Subset for alpha = 0.05 Sampel
N
1
F2 GM
3
F3 GM
3
F4 GM
3
F1 GM
3
2
3
4
,4543 ,6223 ,8797
Means for groups in homogeneous subsets are displayed. a. Uses Harmonic Mean Sample Size = 3,000.
Sig.
1,0000
4
,004
,000
56 Lampiran 20. Hasil analisis PSA F1 GF
57 Lampiran 21. Hasil analisis PSA F2 GF
58 Lampiran 22. Hasil analisis PSA F3 GF
59 Lampiran 23. Hasil analisis PSA F4 GF
60 Lampiran 24. Hasil analisis PSA F1 GM
61 Lampiran 25. Hasil analisis PSA F2 GM
62 Lampiran 26. Hasil analisis PSA F3 GM
63 Lampiran 27. Hasil analisis PSA F4 GM
64 Lampiran 28. Karakterisasi nanopartikel terpilih F2 GF dan GM 1. Zeta potensial dan pH Formula Plo Sampel F2 GF
F2 GM
1 2 3 1 2 3
Zeta Potensial (mV) 15.2 15.0 16.0 34.4 32.7 33.1
Rata-rata
SD
pH
Ratarata
SD
15.40
0.43
3.12
0.00
33.40
0.73
3.12 3.12 3.12 3.96 3.96 3.96
3.96
0.00
65 Lampiran 29. Hasil analisis zeta potensial nanopartikel terpilih F2 GF
66 Lampiran 30. Hasil analisis zeta potensial nanopartikel terpilih F2 GM
67 Lampiran 31. Hasil analisis akivitas antioksidan enkapsulat nanopartikel GF dan GM Sam pel
Garcini a forbesii
Perlakuan bahan pengisi
M : ISP (60%:40%)
Ul
Abs
1
0,251 0,248 0,272 0,270 0,182 0,180 0,176 0,182 0,271 0,275 0,281 0,283 0,247 0,223 0,239
2 1
M:K (60%:40%)
2 1
M : ISP (60%:40%)
Garcini a mangost ana M:K
(60%:40%)
2 1 2
0,243 Keterangan : M : Maltodekstrin ISP: Isolat protein K : Na-kaseinat
Kapasitas antioksidan (%) 46,25 46,90 41,76 42,18 61,03 61,46 62,31 61,03 41,97 41,11 39,83 39,40 47,11 52,25 4882 47,97
Aktivitas antioksidan (μg/mL) 4900,00 5100,00 3500,00 3633,33 9500,00 9633,33 9900,00 9500,00 3566,67 3300,00 2900,00 2766,67 5166,67 6766,67 5700,00 5433,33
Rata-rata
4283,33 ±
721,689
9633,33 ± 223,611
3133,33 ± 317,982
5766,67± 317,984
68 Lampiran 32. Hasil analisis total fenol enkapsulasi nanopartikel GF dan GM
Sampel enkapsulat nanopartikel
Metode Perlakuan Bahan Pengisi M : ISP (60%:40%)
Garcinia forbesii
1 2 1
M:K (60%:40%)
M : ISP (60%:40%) Garcinia mangostana
2 1 2 1
M:K (60%:40%) Keterangan : M : Maltodekstrin ISP: Isolat protein K : Na-kaseinat
Ul
2
Abs
Konsentrasi (μg/mL)
0,179 0,281 0,284 0,283 0,635 0,662 0,612 0,618 0,354 0,354 0,377 0,381 0,685 0,684 0,602 0,613
1363,04 1371,74 1384,78 1380,43 2910,87 3028,26 2810,87 2836,96 1689,13 1689,13 1789,13 1806,52 3128,26 3123,91 1767,39 2815,22
Rata-rata
1375,00± 8,352
2896,74 ±84,333
1743,48± 54,678
2958,70 ± 168,248
69 Lampiran 33. Analisis ANOVA antioksidan dan total fenol enkapsulasi nanopartikel GF dan GM
ANOVA Sum of
Mean
Squares Aktivitas_antioksidan Between _enkapsulasiGF
Groups Within Groups
df
57245000,0
1
00 2190004,33
59435004,3
Between
ulasiGF
Groups Within Groups Total
Sig.
57245000,0
156,83
00
5
,000
7
33 Total_Fenol_enkaps
F
6 365000,722
3 Total
Square
4631400,47
1
3 28723,275
6
4660123,74
4631400,47
967,45
3
2
,000
4787,213
7
8
ANOVA Sum of
Mean
Squares Aktivitas_antioksidan Between _enkapsulasiGM
Groups Within Groups
df
13868880,1 11 1880005,33 3
Total
15748885,4 44
Total_Fenol_enkapsu Between lasiGM
Groups
2953507,14 5
Within Groups
125196,773
Total
3078703,91 8
Square 1
F
13868880,1 11
Sig.
44,262
,001
6 313334,222
7
1 6 7
2953507,14
141,54
5
6
20866,129
,000
70 Lampiran 34. Dokumentasi penelitian
Ratavapor
Kitosan
Nanopartikel KMB
M+K
M+K
M+ISP
STPP
Nanopartikel KMM
Spray Drying
M+ISP
Grade B
Grade A
RIWAYAT HIDUP Nurmalia Ningsih lahir di Jakarta, 6 September 1994 dari pasangan ayah Sudjito dan Ibu Turidjem sebagai anak ketiga dari tiga bersaudara. Penulis menamatkan pendidikan formal pertamanya di SD Tebet Barat 01 Jakarta (2006), jenjang SMP di SMPN 15 Jakarta (2009), jenjang SMA di SMAN 26 Jakarta (2012), dan jenjang S1 di Institut Pertanian Bogor dengan mayor Ilmu dan Teknologi Pangan. Selama menempuh perkuliahan di IPB penulis aktif dalam kegiatan kemahasiswaan. Kegiatan kemahasiswaan yang diikuti oleh penulis, antara lain anggota DEMUSH (dewan musholla Asrama Putri TPB (2012), pengurus dan relawan BIRENA (Bimbingan Remaja dan Anak) Alhurriyyah IPB (2012-2015), anggota Forum Telisik Pangan MARKILI (Mari Kita Peduli) (2013), Anggota FBI (Forum Bina Islami) FATETA (2013-2014), BAUR (2014), pengurus dan penghuni aktif APD (Asrama Putri Dramaga) (20142016). Selain itu penulis berkesempatan mengikuti berbagai kepanitian, antara lain IYC (Islamic Youth Camp) BIRENA Alhurriyyah IPB (2012-2014), SAKIRA (Pesantren Kilat Ramadhan) BIRENA Alhurriyyah IPB (2012-2014), FATETA Berqurban (2013), Foodival (Food Festival) (2013), Techno-F FATETA (2013), Dies Natalis APD (Asrama Putri Dramaga) IPB (2014-2016). Penulis juga berkesempatan mengikuti PKM-P (2013 dan 2016), DSDC IFT (2015), tutor di lembaga bimbingan belajar, dan menjadi asisten praktikum Mata Kuliah Praktikum Evaluasi Biologis Komponen Pangan (2016).
