Ultrasonic-Assisted Extraction Antioksidan Dari Kulit Manggis.

ULTRASONIC-ASSISTED EXTRACTION ANTIOKSIDAN DARI
KULIT MANGGIS

MAR’ATUS SHOLIHAH

SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2016

PERNYATAAN MENGENAI TESIS DAN
SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA*
Dengan ini saya menyatakan bahwa tesis berjudul Ultrasonic-assisted
Extraction Antioksidan dari Kulit Manggis adalah benar karya saya dengan
arahan dari komisi pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apa pun 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 tesis ini.
Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut
Pertanian Bogor.
Bogor, November 2016

Mar’atus Sholihah
F152130101

RINGKASAN
MAR’ATUS SHOLIHAH. Ultrasonic-assisted Extraction Antioksidan dari Kulit
Manggis. Dibimbing oleh USMAN AHMAD dan I WAYAN BUDIASTRA.
Manggis (Garcinia mangostana L.) adalah salah satu buah eksotis
Indonesia yang tersusun atas komponen kulit 70-75%, daging buah 10-15% dan
biji 15-20%. Kulit manggis tersusun atas senyawa polifenol salah satunya adalah
antosianin yang memiliki kemampuan sebagai antioksidan kuat. Metode ekstraksi
yang paling umum digunakan untuk memperoleh antosianin dalam kulit manggis
adalah maserasi. Maserasi umumnya berjalan lambat dan menghasilkan rendemen
yang rendah. Oleh karena itu, diperlukan metode ekstraksi yang lebih cepat salah
satunya dengan ultrasonic-assisted extraction (UAE). Gelombang ultrasonik
adalah gelombang suara yang memiliki frekuensi di atas pendengaran manusia (≥
20 kHz). UAE dikategorikan menjadi dua yaitu UAE sonikasi langsung dan tidak
langsung. UAE sonikasi langsung belum digunakan pada ekstraksi kulit manggis.
Penelitian ini bertujuan untuk mengkaji pengaruh amplitudo dan waktu
eksitasi dalam UAE sonikasi langsung pada proses ekstraksi antioksidan dari kulit
manggis. Perangkat UAE yang digunakan adalah Sonicator Q700 yang terdiri dari

generator, transduser dan probe dengan daya 700 watt dan frekuensi 20 kHz.
Eksitasi gelombang utrasonik pada waktu yang lama dapat meningkatkan suhu
larutan yang menyebabkan percepatan oksidasi antioksidan. Oleh karena itu,
pengontrol suhu digunakan untuk menjaga konsistensi suhu ekstraksi dengan
prinsip heat exchanger. Rancangan percobaan yang digunakan adalah rancangan
acak lengkap dua faktor. Kedua faktor tersebut adalah waktu eksitasi (15, 30, 45
menit) dan amplitudo ultrasonik (35, 50, 65%). Parameter yang diamati adalah
kadar air, rendemen, kadar antosianin total dan aktivitas antioksidan. Ekstraksi
dengan metode maserasi pada suhu 35 oC selama 7 jam digunakan sebagai kontrol.
Ekstraksi berbantu ultrasonik mengalami kenaikan suhu khususnya pada
amplitudo 50% dan 65%. Penggunaan pengontrol suhu mampu menjaga suhu
diantara 34 – 36.2 oC. Kadar air rata-rata hasil pengeringan sebesar 10.17% telah
memenuhi kadar air pengeringan yaitu 9-11%. Hasil penelitian menunjukkan
bahwa metode UAE dapat meningkatkan rendemen, kadar antosianin total dan
aktivitas antioksidan secara signifikan terhadap kontrol. Fenomena kavitasi pada
UAE berfungsi meningkatkan kelarutan dan transfer massa yang diekstrak dengan
waktu yang lebih singkat. Tidak ada interaksi antara amplitudo dan waktu eksitasi
terhadap parameter yang diamati. Setiap kenaikan amplitudo 15% dan waktu
eksitasi 15 menit tidak menunjukkan perbedaan yang nyata pada parameter yang
diamati sedangkan setiap kenaikan amplitudo 30% dan waktu eksitasi 30 menit

menunjukkan perbedaan yang nyata.
Perlakuan UAE terbaik adalah amplitudo 65% dengan waktu eksitasi 45
menit yang menghasilkan rendemen 6.71%, kadar antosianin total 558.76 ppm
dan aktivitas antioksidan IC50 4.93 ppm. Metode UAE mampu meningkatkan
rendemen 1.02-2.66 %, kadar antosianin total 23-88% dan aktivitas antioksidan
17-40% dari kulit manggis. Metode UAE dapat meningkatkan efektivitas
ekstraksi dan mengurangi waktu ekstraksi antioksidan dari kulit manggis.
Kata kunci: ekstraksi, kulit manggis, ultrasonik

SUMMARY
MAR’ATUS SHOLIHAH. Ultrasonic-assisted Extraction on Antioxidant from
Mangosteen Rind. Supersived by USMAN AHMAD and I WAYAN
BUDIASTRA
Mangosteen is one of exotic fruit from Indonesia that consists of rind 7075%, pulp 10-15% and seed 15-20%. Mangosteen rind contains polyphenol
compounds, one of which is anthocyanin. Anthocyanin has a potency as strong
antioxidant. Maceration is one of the common extraction methods used to obtain
antioxidant of mangosteen rind. However, this method spends more time and
produces low extraction yield. Therefore, one of potential methods to improve
extraction process is ultrasonic-assisted extraction (UAE). Ultrasonic wave is
sound wave transmitted above the human-detectable frequency range (≥ 20 kHz).

UAE can be classified into two types: UAE indirect sonication and UAE direct
sonication. UAE direct sonication didn’t used yet on extraction of mangosteen rind.
The aim of the research was to observe the effect of amplitude of ultrasonic
wave and excitation time of UAE direct sonication on extraction process from
mangosteen rind. UAE device used was Sonicator Q700 with power 700 watt and
frequency 20 kHz. It was arranged from generator, transducer and probe.
Excitation of ultrasonic wave in a long time can increase the temperature that led
to accelerate oxidation of antioxidant. Therefore, temperature control was used to
maintain extraction temperature using heat exchanger system. Experimental
design chosen was completely randomized design 2 factors. The factors were
amplitude of ultrasonic wave (35, 50, 65%) and excitation time (15, 30, 45
minutes). Parameters tested are moisture content, extraction yield, total
anthocyanin content and antioxidant activity. As the control was maceration
method at 35 oC for 7 hours.
The temperature was increasing during UAE process particularly on the
amplitude of 50% and 65%. Application of temperature control can mantain
temperature between 34 – 36.2 oC. Moisture content of mangosteen rind powder
was 10.17%. This result had qualified drying moisture content in the range 9-11%.
The result showed that the extraction yield, total anthocyanin content (TAC) and
antioxidant activity (IC50) of all ultrasonic treatments were significantly different

from that of control. The formation of cavitation in UAE method can increase
solubility and mass transfer of extracted component in shorter time. There is no
interaction between amplitude of ultrasonic and excitation time toward quality
parameters obtained. Any increment in the amplitude of 15% and excitaion 15
minutes did not show significantly different while any increment in the amplitude
of 30% and excitaion 30 minutes showed significantly different for all parameters
tested.
The optimal condition of UAE was obtained from amplitude of 65% and
excitation time 45 minutes resulting 6.71% of extraction yield, TAC 558.76 ppm
and IC50 4.93 ppm. UAE can increase 1.02-2.66 % of yield, 23-88% of TAC and
17-40% of IC50 from mangosteen rind.UAE can enhance the effectiveness of
antioxidant extraction and reduce extraction time from mangosteen rind.
Keywords: extraction, mangosteen rind, ultrasonic

© Hak Cipta Milik IPB, Tahun 2016
Hak Cipta Dilindungi Undang-Undang
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan
atau menyebutkan sumbernya. Pengutipan hanya untuk kepentingan pendidikan,
penelitian, penulisan karya ilmiah, penyusunan laporan, penulisan kritik, atau
tinjauan suatu masalah; dan pengutipan tersebut tidak merugikan kepentingan

IPB
Dilarang mengumumkan dan memperbanyak sebagian atau seluruh karya tulis ini
dalam bentuk apa pun tanpa izin IPB

ULTRASONIC-ASSISTED EXTRACTION ANTIOKSIDAN DARI
KULIT MANGGIS

MAR’ATUS SHOLIHAH

Tesis
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Magister Sains
pada
Program Studi Teknologi Pascapanen

SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2016

Penguji Luar Komisi pada Ujian Tesis: Dr Nanik Purwanti, STP MSc

PRAKATA
Puji dan syukur penulis aturkan kepada Allah subhanahu wa ta’ala atas
segala nikmat-Nya sehingga karya ilmiah ini berhasil diselesaikan. Tema yang
dipilih dalam penelitian yang dilaksanakan sejak bulan Januari 2016 ini ialah
ekstraksi antioksidan, dengan judul Ultrasonic-assisted Extraction Antioksidan
dari Kulit Manggis.
Penulis ingin mengucapkan terimakasih dan penghargaan sebesar-besarnya
kepada :
1. Kedua orang tua yang saya hormati Bapak MH Purwoko dan umi Siti
Rohmatun, suami tercinta Ali Akbar dan keluarga besar yang senantiasa
memberikan do’a dan kasih sayang sehingga studi ini dapat terselesaikan.
2. Bapak Dr Ir Usman Ahmad, MAgr dan Bapak Dr Ir I Wayan Budiastra,
MAgr selaku pembimbing yang sudah memberikan bimbingan dan arahan
kepada penulis selama penelitian dan penulisan tesis.
3. Ibu Dr Nanik Purwanti, STP MSc selaku penguji luar komisi yang telah
memberikan saran dan koreksi untuk perbaikan tesis.
4. Ketua PS Teknologi Pascapanen IPB Bapak Prof Dr Ir Sutrisno, MAgr yang
telah memberikan saran dan koreksi untuk perbaikan tesis.

5. Ibu Rusmawati dan Bapak Ahmad Muyatullah atas segala dukungan dan
layanan selama penulis menjalani perkuliahan dan penelitian.
6. Rekan-rekan seperjuangan S2 TPP IPB 2013 dan 2014 selaku rekan diskusi
dalam penelitian.
7. Direktorat Jendral Pendidikan Tinggi, Kementrian Pendidikan dan
Kebudayaan, Republik Indonesia yang telah memberikan beasiswa selama
perkulihan dan penelitian melalui beasiswa BPPDN.
Semoga karya ilmiah ini bermanfaat.

Bogor, November 2016
Mar’atus Sholihah

DAFTAR ISI
DAFTAR ISI

vi

DAFTAR TABEL

vii

DAFTAR GAMBAR

vii

DAFTAR LAMPIRAN

vii

1 PENDAHULUAN
Latar Belakang
Perumusan Masalah
Tujuan Penelitian
Manfaat Penelitian

1
1
2
2
3

2 TINJAUAN PUSTAKA
Manggis (Garcinia mangostana. L)
Antioksidan pada kulit manggis
Uji Aktivitas Antioksidan dengan Metode DPPH
Gelombang ultrasonik
Jenis-jenis pemanfaatan gelombang ultrasonik
Transduser Ultrasonik
Mekanisme UAE
Parameter pada proses sonokimia

3
3
3
4
5
5
7
8
10

3 METODE
Waktu dan Tempat Penelitian
Bahan
Alat
Prosedur Penelitian

12
12
12
12
12

4 HASIL DAN PEMBAHASAN
Pengontrol suhu ekstraksi
Kadar air serbuk kulit manggis
Rendemen ekstrak kulit manggis
Kadar antosianin total
Aktivitas antioksidan

17
17
17
18
20
22

5 SIMPULAN DAN SARAN
Simpulan
Saran

25
25
26

DAFTAR PUSTAKA

27

DAFTAR TABEL
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10

Klasifikasi botani buah manggis
Tingkat kekuatan antioksidan dengan metode DPPH
Kadar air serbuk kulit manggis (%)
Rendemen ekstrak kulit manggis (%)
Kadar antosianin total ekstrak kulit manggis (ppm)
Contoh perhitungan kadar antosianin total
Aktivitas antioksidan ekstrak kulit manggis IC50 (ppm)
Absorbansi dan inhibisi vitamin C
Perhitungan nilai IC50 dari vitamin C
Nilai koefisien korelasi Pearson antar parameter pengujian

3
5
18
18
20
20
22
22
23
25

DAFTAR GAMBAR
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11

Indirect cleaning bath
Direct cleaning bath
Submersible transducers
Horn ultrasonic
Jenis dan ukuran probe Sonicator Q700
Fenomena kavitasi
Diagram alir penelitian
Metode ekstraksi berbantu ultrasonik
Perangkat Sonicator Q700
Interaksi antara amplitudo dan waktu eksitasi terhadap rendemen
Interaksi antara amplitudo dan waktu eksitasi terhadap kadar antosianin
total
12 Kurva penentuan nilai IC50 dari vitamin C
13 Interaksi antara amplitudo dan waktu eksitasi terhadap aktivitas
antioksidan

6
6
7
7
8
9
13
14
15
19
21
23
24

DAFTAR LAMPIRAN
1
2
3
4

Spesifikasi Sonicator Q700
Energi ultrasonik yang digunakan (Joule)
Indeks Polaritas Berbagai Pelarut
Dokumentasi penelitian

32
32
33
34

1 PENDAHULUAN
Latar Belakang
Manggis (Garcinia mangostana L.) adalah salah satu buah eksotis yang
berasal dari hutan tropis Asia Tenggara khususnya Malaysia dan Indonesia.
Terdapat sekitar 100 jenis tanaman manggis yang tumbuh di Indonesia dari sekitar
400 jenis yang dijumpai di dunia. Menurut Rencana Strategis Kementan tahun
2015-2019, manggis merupakan salah satu buah yang memiliki peluang ekspor
cukup menjanjikan. Berdasarkan penelitian Iswari dan Sudaryono (2007),
komponen manggis yang paling besar adalah kulitnya yakni 70-75% sedangkan
daging buahnya hanya 10-15% dan bijinya 15-20%. Kulit manggis diketahui
mengandung antioksidan yang tinggi karena tersusun atas senyawa polifenol yang
cukup banyak diantaranya adalah antosianin, tanin, xanthone dan senyawa asam
fenolat.
Antosianin merupakan senyawa flavonoid yang memiliki kemampuan
sebagai antioksidan kuat. Kemampuan antioksidatif antosianin timbul dari
reaktivitasnya yang tinggi sebagai pendonor hidrogen atau elektron, kemampuan
radikal turunan polifenol untuk menstabilkan dan mendelokalisasi elektron tidak
berpasangan serta kemampuannya mengikat ion logam (terminasi reaksi Fenton)
(Rice-Evans et al. 1997). Antosianin dalam kulit manggis dapat diperoleh dengan
metode ekstraksi. Ekstraksi adalah suatu proses pemisahan dari bahan padat
maupun cair dengan bantuan pelarut. Ekstraksi menggunakan pelarut didasarkan
pada kelarutan komponen terhadap komponen lain dalam campuran (Miryanti
2011).
Untuk mendapatkan antioksidan dari tumbuh-tumbuhan dilakukan ekstraksi
dengan pelarut berdasarkan tingkat kelarutan senyawa tersebut. Senyawa
alkoholik seperti etanol, metanol dan propanol merupakan pelarut untuk
mengekstraksi semua golongan flavonoid. Metode ekstraksi yang paling umum
digunakan adalah maserasi yaitu merendam sampel menggunakan pelarut dengan
atau tanpa pengadukan. Perendaman bahan yang dilakukan pada proses maserasi
akan dapat menaikkan permeabilitas dinding sel melalui tiga tahapan: (1)
masuknya pelarut ke dalam dinding sel dan membengkakannya, (2) senyawa yang
terdapat pada dinding sel akan lepas dan masuk ke dalam pelarut, (3) difusi
senyawa yang terekstraksi oleh pelarut keluar dari dinding sel. Maserasi umumnya
berjalan lambat, membutuhkan banyak pelarut dan menghasilkan rendemen yang
rendah. Suhu yang cukup tinggi digunakan untuk meningkatkan kelarutan
senyawa yang diekstrak sehingga dapat mempercepat proses oksidasi antioksidan.
Ultrasonic-assisted extraction (UAE) adalah salah satu metode ekstraksi
berbantu ultrasonik. Gelombang ultrasonik adalah gelombang suara yang
memiliki frekuensi di atas pendengaran manusia (≥ 20 kHz). Proses ekstraksi
senyawa organik pada tanaman dan biji-bijian menggunakan pelarut organik dapat
berlangsung lebih cepat dengan bantuan ultrasonik. Dinding sel dari bahan
dipecah dengan getaran ultrasonik sehingga kandungan yang ada didalamnya
dapat keluar dengan mudah (Mason 1990). Keuntungan utama dari ekstraksi
dengan bantuan gelombang ultrasonik dibandingkan dengan ekstraksi

2
konvensional menggunakan maserasi yaitu efisiensi lebih besar dan waktu
operasinya lebih singkat.
Metode UAE dapat dibagi menjadi dua yaitu UAE sonikasi langsung dan
UAE sonikasi tidak langsung. Metode sonikasi tidak langsung menggunakan
medium air atau dikenal dengan ultrasonic water bath. Metode sonikasi tidak
langsung adalah metode sonikasi yang tidak membutuhkan probe untuk kontak
langsung dengan sampel. Energi ultrasonik ditransmisikan lewat horn
menggunakan medium air sehingga mengenai tube beberapa sampel. UAE
sonikasi tidak langsung lebih sering digunakan untuk sampel yang sangat kecil
atau sedikit karena dapat menghambat foaming dan losses. Metode ini juga
digunakan untuk sampel yang steril atau berpatogen karena aerosol dan
kontaminasi silang dapat dicegah. Metode UAE sonikasi langsung adalah metode
yang memasukkan probe secara langsung ke dalam wadah sampel. Energi
ditransmisikan langsung dari probe ke sampel dengan intensitas yang tinggi dan
sampel diproses secara cepat.
Studi UAE untuk peningkatan rendemen dan efektivitas ekstraksi sudah
banyak dilakukan. Di Indonesia, aplikasi ultrasonik telah dilakukan Supardan et al.
(2011) untuk me-recovery minyak dari limbah pabrik kelapa sawit dengan
rendemen yang berbeda nyata terhadap ekstraksi tanpa bantuan ultrasonik.
Penelitian menggunakan metode sonikasi langsung telah dilakukan oleh
Golmohamadi et al. (2013) yang meneliti pengaruh frekuensi ultrasonik pada
puree raspberry merah dan Gonzalez-centeno et al. (2015) mengenai pengaruh
daya ultrasonik terhadap ekstraksi senyawa fenolik dari grape pomace. Di
Indonesia metode UAE sonikasi langsung belum banyak dilakukan. Untuk itu,
perlu adanya suatu studi yang mengkaji penggunaan metode UAE sonikasi
langsung terutama untuk ekstraksi senyawa-senyawa fenol seperti antosianin yang
akan mengalami degradasi pada suhu di atas 35 oC. Kajian tersebut dapat
difokuskan pada pengaruh karakteristik UAE seperti frekuensi dan amplitudo
terhadap rendemen dan aktivitas antioksidan yang dihasilkan.

Perumusan Masalah
Ekstraksi kulit buah manggis dengan metode maserasi membutuhkan waktu
24 jam (lama) untuk kapasitas 700 mL dengan rendemen 12.61% (rendah) dan
aktivitas antioksidan 27.24 ppm (lemah). Diperlukan metode ekstraksi baru yang
mampu mempercepat waktu ekstraksi, meningkatkan rendemen dan aktivitas
antioksidan yang dihasilkan, salah satunya dengan menggunakan metode UAE.

Tujuan Penelitian
Tujuan penelitian ini adalah mengkaji pengaruh amplitudo dan waktu
eksitasi dalam UAE sonikasi langsung terhadap rendemen, kadar antosianin total
dan aktivitas antioksidan dari kulit manggis serta menentukan kombinasi
perlakuan terbaik yang menghasilkan rendemen dan kadar antosianin total
tertinggi serta aktivitas antioksidan terkuat.

3
Manfaat Penelitian
Manfaat penelitian ini adalah menjadi solusi untuk proses ekstraksi kulit
manggis yang membutuhkan waktu lama dan membantu meningkatkan rendemen,
kadar antosianin total dan aktivitas antioksidan yang terekstrak sehingga hasil
ekstraksi menjadi lebih menguntungkan.

2 TINJAUAN PUSTAKA
Manggis (Garcinia mangostana. L)
Manggis adalah buah yang berasal dari hutan tropis yang teduh di kawasan
Asia Tenggara, yaitu hutan belantara Indonesia atau Malaysia. Manggis dikenal
sebagai Queen of Fruits karena memiliki warna kulit, daging buah dan rasa yang
unik yaitu manis dan asam. Pertumbuhan terbaik dicapai pada daerah dengan
ketinggian diantara 500-600 m dpl. Derajat keasaman tanah yang dikehendaki
adalah 5-7 (agak masam sampai netral). Curah hujan 1270-2500 mm/tahun
dengan 10 bulan basah dalam satu tahun dan kelembaban udara sekitar 80% dan
intensitas cahaya matahari yang optimum. Buah manggis dalam perdagangan
dikenal sebagai ratu buah dengan klasifikasi botani pohon manggis pada Tabel 1.
Tabel 1 Klasifikasi botani buah manggis
Divisi
Spermotophyta
Subdivisi
Angiospermae
Kelas
Dicotyledone
Family
Guttiferae
Genus
Garcinia
Species
Garcinia mangostana
Buah manggis terdiri atas bagian-bagian seperti tangkai atau mahkota,
perikarp, daging buah dan biji. Buah manggis juga mengandung mineral yang
bermanfaat bagi tubuh. Komposisi mineral buah manggis yang dimakan dalam
100 gram berat basah meliputi 1.1 mg Na, 101.3 mg K, 13.2 mg Mg, 12.3 mg Ca,
512.6 μg Fe, 112.6 μg Mn, 31.6 μg Zn dan 8.7 μg Cu (Haruenkit et al. 2007).
Secara tradisional buah manggis digunakan sebagai obat sariawan, wasir dan luka.
Batang pohon dipakai sebagai bahan bangunan, kayu bakar/ kerajinan (Prihatman
2000). Kulit manggis dapat digunakan sebagai zat pewarna alami yang aman
untuk makanan serta memiliki fungsi antioksidan, antidiare dan antikanker.

Antioksidan pada Kulit Manggis
Secara umum, kandungan kimia yang terdapat dalam kulit manggis adalah
xanthone, mangostin, garsinon, flavonoid, dan tanin (Heyne 1987). Kandungan
antosianin sebesar 5.7– 6.2 mg/g sedangkan xanton dan turunannya sebesar 0.7-

4
34.9 mg/g (Permana 2010). Secara kimiawi antosianin bisa dikelompokkan dalam
golongan flavonoid (Harborne 1996) dan fenolik (Steed dan Truong 2008).
Antosianin adalah pigmen yang bisa larut dalam air. Sifat antosianin termasuk
perubahan warna dan aktivitas antioksidan dipengaruhi oleh pH dan struktur dari
antosianin (Marco et al. 2011). Antosianin dapat berfungsi sebagai antioksidan
karena flavonoid merupakan salah satu antioksidan sekunder atau antioksidan non
enzimatis (Jordheim 2007).
Antioksidan adalah zat yang dapat menangkal atau mencegah reaksi
oksidasi dari radikal bebas (Chang, et al., 2002). Oksidasi adalah jenis reaksi
kimia berkenaan dengan pengikatan oksigen, pelepasan hidrogen, atau pelepasan
elektron. Reaksi oksidasi dapat menghasilkan radikal bebas dan memicu reaksi
berantai sehingga menyebabkan kerusakan sel dalam tubuh. Radikal bebas adalah
atom atau gugus apa saja yang memiliki satu atau lebih elektron tidak
berpasangan. Suatu radikal bebas dapat bermuatan positif atau negatif, maka
spesies semacam ini sangat reaktif karena adanya elektron tidak berpasangan.
Antioksidan dapat mencegah terjadinya peroksidasi lipid baik pada tahap
inisiasi, propagasi maupun pada tahap terminasi seperti berikut:
LH + oksidan
L• + O2
LOO• + LH
L• + L•
L• + LOO•

L• + oksidan-H (inisiasi)
LOO• (propagasi)
L• + LOOH (propagasi)
produk non radikal (terminasi)
produk non radikal (terminasi)

Lipid (LH) penyusun membran sel biasanya berupa asam lemak tak jenuh
ganda. Peroksidasi dimulai (inisiasi) dari abstraksi atom hidrogen pada gugus
metilen oleh ROS membentuk radikal karbon (L•). Apabila radikal karbon
bereaksi dengan oksigen maka akan terbentuk radikal peroksil (LOO•). Reaksi
berikutnya adalah abstraksi atom hidrogen lipid lain oleh radikal peroksil
membentuk lipid hidroperoksida yang bersifat sitotoksik (LOOH), sehingga
terjadi reaksi berantai. Reaksi akan berakhir (terminasi) jika radikal karbon yang
terbentuk pada tahap inisiasi ataupun radikal lain yang terbentuk pada reaksi
propagasi bereaksi dengan radikal lain menjadi produk non radikal (Setiawan dan
Suhartono 2007). Pada tahap inisiasi, peroksidasi lipid dapat dicegah oleh
peredam radikal bebas. Sementara pada tahap propagasi diputus oleh peredam
radikal peroksi seperti antioksidan flavonoid (LH adalah flavonoid) sedangkan
pada tahap terminasi radikal lipid (L•) dan radikal lipid peroksi (LOO•) dan
radikal alkosil (LO•diredam oleh antioksidan fenol (seperti α-tocopherol,
flavonoid) (LOO•/L•/LO•+ A-OH
LOOH/LH/LOH + AO•, A-OH adalah
senyawa fenol seperti α-tocopherol, flavonoid, dan AO•adalah radikal fenoksil)
(Middleton et al. 2000).

Uji Aktivitas Antioksidan dengan Metode DPPH
Kemampuan suatu antioksidan dalam menangkal radikal bebas dapat
diketahui melalui uji aktivitas antioksidan. Salah satu metode pengujian aktivitas
antioksidan yang sederhana adalah dengan metode DPPH. DPPH (2,2-difenil-1-

5
pikrilhidrazil) merupakan radikal bebas yang dapat bereaksi dengan atom
hidrogen yang berasal dari suatu antioksidan membentuk DPPH tereduksi
(Simanjuntak et al. 2004). Penambahan senyawa antioksidan pada DPPH akan
menurunkan konsentrasi dan absorbansinya jika dibandingkan dengan absorbansi
kontrol. Penyerapan sinar oleh larutan diukur pada panjang gelombang 517 nm.
Penggolongan kekuatan antioksidan metode DPPH ditunjukkan dalam Tabel 2.
Tabel 2 Tingkat kekuatan antioksidan dengan metode DPPH
Nilai IC50

Aktivitas antioksidan

< 50
sangat kuat
50 – 100
Kuat
100 – 150
Sedang
151 – 200
Lemah
Sumber : Jun et al. 2003

Gelombang Ultrasonik
Gelombang akustik seperti bunyi merupakan salah satu gelombang mekanik
yang dapat merambat baik di dalam fluida maupun di dalam padatan. Di dalam
fluida gelombangnya merupakan longitudinal sedangkan dalam padatan
gelombangnya dapat berupa gelombang longitudinal dan gelombang transversal.
Gelombang ultrasonik adalah gelombang suara dengan frekuensi lebih tinggi
daripada kemampuan pendengaran telinga manusia (di atas 20 kHz).
Berdasarkan kegunaannya bunyi dapat dibedakan menjadi:
1. Bunyi yang bisa didengar oleh manusia (16 Hz-18 Hz)
2. Tenaga ultrasonik konvensional (20 kHz - 2 MHz)
3. Sonokimia (20 kHz- 2 MHz)
4. Diagnostic ultrasound (5 MHz- 10 MHz)
Gelombang ultrasonik merupakan gelombang mekanik sehingga dalam
perambatannya membutuhkan medium perantara. Gelombang ultrasonik tidak
dapat merambat pada ruang hampa sehingga proses transmisi pada ruang hampa
tidak pernah terjadi. Perambatan gelombang ultrasonik merupakan perambatan
dari gelombang tekanan.

Jenis-jenis Pemanfaatan Gelombang Ultrasonik
Pemanfaatan gelombang ultrasonik dapat dibedakan berdasarkan jenis
ultrasonik, yaitu (Wardiyati 2004):
1. Cleaning bath ultrasonic
Cleaning bath ultrasonic adalah alat pembersih yang menggunakan gelombang
ultrasonik. Cleaning bath ultrasonic yang selama ini digunakan untuk
keperluan medis seperti mencuci peralatan medis mengalami perkembangan
penggunaan untuk proses kimia seperti ekstraksi, polimerisasi, sintesis dan
kristalisasi. Ultrasonik jenis ini secara umum mempunyai spesifikasi daya

6
transducer 1-5 W/cm2, frekuensi biasanya 20-400 kHz dan menggunakan
medium cairan pembersih khusus minimal seperti aquades dan air surfaktan
atau detergen untuk menurunkan tegangan permukaan. Cleaning bath
ultrasonic terbagi menjadi dua macam yaitu tidak langsung (indirect) dan
langsung (direct). Indirect cleaning bath ditunjukkan pada Gambar 1.
massa ekstraksi

aquades

tangki
stainless steel

transduser

Gambar 1 Indirect cleaning bath
Indirect cleaning bath ultrasonic digunakan untuk bahan yang mudah menguap
sehingga wadah (Erlenmeyer atau gelas beker) perlu dilengkapi dengan
penutup. Model ultrasonik ini sesuai untuk pembersihan bagian yang kecil atau
sempit. Metode indirect sangat ideal luntuk digunakan sebagai persiapan
sampel. Jenis ultrasonik yang lainnya adalah Direct cleaning bath yang
ditunjukkan pada Gambar 2.
pengaduk mekanik
massa ekstraksi

tangki
stainless steel

transduser

Gambar 2 Direct cleaning bath
Direct cleaning bath ultrasonic sesuai digunakan pada proses kimia dengan
bahan yang bersifat tidak volatile atau tidak mudah menguap dan volumenya
relative besar karena gelombang suara secara langsung dapat menembus
partikel dan menimbulkan efek kavitasi. Bath dapat digunakan sebagai tempat
reaksi. Kelebihan penggunaan cleaning bath ultrasonic adalah mudah didapat,
tidak mahal, daerah akustik terdistribusi merata dan dapat digunakan untuk
gelas reaksi biasa. Kekurangan cleaning bath ultrasonic adalah daya kurang
besar (maksimum 5 W/cm2); energi masuk harus dikaji pada setiap sistem
karena tenaga yang diperlukan bergantung pada ukuran bath, jenis wadah,
posisi wadah dalam bath; frekuensi ultrasonik tidak sama secara universal; sulit

7
mengontrol suhu dan secara umum tidak mempunyai adjustable power
(Wardiyati 2004).
2. Submersible transducers ultrasonic
Submersible transducers adalah salah satu jenis ultrasonik cleaning bath
dengan transduser yang tercelup di dalam sistem. Alat ini digunakan apabila
larutan tidak korosif. Kelebihan jenis adalah letak transduser bisa dipindahpindah, wadah apapun dapat dijadikan sebagai bath, dan penggunaan
transduser dapat lebih dari satu. Submersible transducers ultrasonic
ditunjukkan pada Gambar 3.
tutup
massa ekstraksi

transduser tercelup
Tangki stainless steel

Gambar 3 Submersible transducers
3. Ultrasonik jenis probe
Ultrasonik jenis probe memiliki kelebihan bahwa dayanya dapat dikontrol
karena menggunakan horn atau tanduk yang telah dimodifikasi. Dengan
demikian, tidak ada kontaminasi oleh fragmen logam dari probe yang dicelup.
Kekurangan dari metode ini adalah ukuran wadah reaksi terbatas. Ultrasonik
jenis probe ditunjukkan pada Gambar 4.
termometer

tanduk ultrasonik
pengaduk mekanik

massa ekstraksi
pendingin/pemanas

Gambar 4 Horn ultrasonic

Transduser Ultrasonik
Transduser adalah suatu alat yang mengubah suatu energi ke dalam bentuk
energi lainnya. Transduser ultrasonik mengubah energi listrik menjadi energi
mekanik dalam bentuk suara dan sebaliknya transduser ultrasonik juga dapat
mengubah energi mekanik seperti suara menjadi energi listrik. Transduser akan
mengeluarkan gelombang ultrasonik dengan frekuensi di atas 20 kHz. Besarnya
gelombang ultrasonik yang dapat dibangkitkan tergantung pada jenis
transdusernya. Transduser ultrasonik terbuat dari material piezoelektrik yaitu
terbuat dari bahan quartz (SiO3) dan barium titanat (BaTiO3) yang akan

8
menghasilkan medan listrik pada saat material berubah bentuk atau dimensinya
sebagai akibat dari gaya mekanik. Hal tersebut sering disebut efek piezoelektrik.
Bahan piezoelektik yang digunakan pada transduser ultrasonik mengubah
sinyal listrik menjadi getaran mekanik dan mengubah kembali getaran mekanik
menjadi energi listrik. Komponen utama pada transduser ultrasonik adalah elemen
aktif, backing, dan wear plate. Elemen aktif terbuat dari bahan piezo atau
ferroelectric yang mengubah energi listrik yang dihasilkan oleh pembangkit pulsa
menjadi energi ultrasonik. Backing mempunyai penguatan yang tinggi. Wear plate
berfungsi untuk melindungi bagian elemen aktif serta sebagai medium yang
kontak langsung dengan material yang akan diuji.
Pemilihan jenis transduser yang tepat sangat penting untuk mendapatkan
kinerja UAE yang optimal. Diameter tip (ujung probe) dari probe berperan
terhadap keefektivitasan proses pada cairan. Diameter tip yang lebih kecil
(microtip probes) menghantarkan intensitas sonikasi yang tinggi dan energi fokus
pada area yang kecil. Diameter tip yang lebih besar dapat memproses volume
yang lebih besar tetapi dengan intensitas yang lebih rendah. Booster dan high gain
horn dapat digunakan untuk meningkatkan output dari diameter probe yang besar.
Tip dari probe tersedia dalam bentuk yang dapat diganti (replaceable) maupun
yang tetap (solid). Jenis dan ukuran probe ditunjukkan pada Gambar 5.

Gambar 5 Jenis dan ukuran probe Sonicator Q700

Mekanisme UAE
Tenaga ultrasonik pada proses kimia tidak secara langsung kontak dengan
medan yang bersangkutan akan tetapi melalui media perantara berupa cairan.
Gelombang bunyi yang dihasilkan oleh tenaga listrik (lewat transduser) diteruskan
oleh media cair ke medan yang dituju melalui fenomena kavitasi (cavitation).
Perambatan gelombang ultrasonik pada ekstraksi menimbulkan dua proses utama

9
yaitu acoustic streaming dan fenomena kavitasi. Acoustic streaming adalah
gelombang suara yang dipindahkan ke dalam cairan sehingga terbentuk gerakan
cairan searah dengan propagasi gelombang (longitudinal) (Dolatowski dan
Zbigniew 2007). Acoustic streaming menyebabkan semakin tipisnya lapisan batas
antara cairan dan partikel sehingga dapat meningkatkan kemampuan penetrasi
pelarut seiring meningkatnya difusibilitas dan solvensi senyawa aktif dalam sel.
Kavitasi adalah penguapan zat cair yang sedang mengalir hingga
membentuk gelembung-gelembung uap berenergi tinggi akibat kurangnya tekanan
pada cairan sampai di bawah titik jenuh uapnya. Ledakan dari gelembung kavitasi
menghasilkan makro turbulensi. Akibatnya, kecepatan tabrakan antar partikel
tinggi dan gangguan dalam mikro pori partikel biomassa besar yang dapat
menyebabkan kerusakan dinding sel sehingga membebaskan kandungan senyawa
yang ada di dalamnya. Pada bagian interface cairan-padatan, kavitasi
menghasilkan aliran yang bergerak dengan cepat melalui rongga di permukaan.
Gerakan tersebut mengakibatkan pengelupasan permukaan terluar dan
kerusakan partikel sehingga terbentuk permukaan baru atau pengecilan ukuran
partikel. Hal ini terjadi terus menerus dalam waktu yang cepat sehingga penetrasi
pelarut menjadi lebih baik terhadap material sel. Selain itu, terjadi pemanasan
lokal pada cairan sehingga meningkatkan difusi ekstrak (mempercepat difusi eddy
dan difusi internal). Intensitas penetrasi yang tinggi dapat meningkatkan
perpindahan massa pada jaringan serta memfasilitasi perpindahan senyawa aktif
dari sel ke pelarut. Mekanisme kavitasi ditunjukkan pada Gambar 6.

Gambar 6 Fenomena kavitasi
Efek mekanik yang ditimbulkan oleh kavitasi adalah meningkatkan
penetrasi dari cairan menuju dinding membran sel, mendukung pelepasan
komponen sel, dan meningkatkan transfer massa (Keil 2007). Liu et al. (2010),
menyatakan bahwa kavitasi ultrasonik menghasilkan daya patah yang akan
memecah dinding sel secara mekanis dan meningkatkan transfer material.
Beberapa keunggulan pada penggunaan teknologi ultrasonik adalah 1). Proses
ultrasonik tidak membutuhkan penambahan bahan kimia dan bahan tambahan
lain, 2) prosesnya cepat dan mudah sehingga efisien terhadap biaya, 3) prosesnya
tidak mengakibatkan perubahan yang signifikan pada struktur kimia, partikel dan

10
senyawa-senyawa. Kemampuan ultrasonik untuk menghasilkan kavitasi
dipengaruhi oleh karakteristik ultrasonik (frekuensi dan intensitas), sifat bahan
(viskositas dan tegangan permukaan) dan kondisi lingkungan (suhu dan tekanan).

Parameter pada Proses Sonokimia
Sonokimia adalah salah satu proses kimia menggunakan teknologi suara
dengan frekuensi yang tinggi (ultrasonik). Gelombang ultrasonik yang menjalar di
dalam medium cair memiliki kemampuan membangkitkan semacam gelembung
atau rongga pada proses kavitasi di dalam medium tersebut. Hal-hal yang
mempengaruhi kemampuan ultrasonik untuk menimbulkan efek kavitasi yang
diaplikasikan pada produk pangan antara lain karakteristik ultrasonik seperti
frekuensi, intensitas, amplitudo, daya, karakteristik produk (seperti viskositas dan
tegangan permukaan) dan kondisi sekitar seperti suhu dan tekanan (Williams
1983). Intensitas daya yang tinggi dan frekuensi antara 18-100 kHz dapat
mengubah karakteristik dari suatu bahan seperti gangguan fisik dan percepatan
reaksi kimia tertentu (Jayasooriya et al. 2007).
1. Frekuensi
Meningkatnya frekuensi akan memperkecil tekanan minimum sehingga energi
lebih banyak diperlukan untuk pembentukan kavitasi dalam sistem. Sebagai
contoh, energi yang diperlukan untuk membuat kavitasi dalam air sepuluh kali
lebih besar dengan menggunakan frekuensi 400 kHz dibandingkan dengan
menggunakan frekuensi 10 kHz. Dengan alasan inilah frekuensi yang biasa
digunakan pada sonokimia berkisar antara 20-40 kHz.
2. Viskositas pelarut
Viskositas pelarut berpengaruh terhadap terjadinya proses kavitasi. Semakin
kental pelarut maka kavitasi semakin sulit terbentuk sehingga efesiensi proses
berkurang.
3. Tegangan permukaan dan tekanan uap
Tegangan permukaan dan tekanan uap berpengaruh terhadap terjadinya proses
kavitasi. Semakin rendah tegangan permukaan pelarut kavitasi akan semakin
sulit terjadi. Pelarut yang lebih volatil sering digunakan dalam proses
sonokimia karena pelarut ini mempunyai tekanan uap yang tinggi yang bisa
memudahkan terbentuknya gelembung. Uap pelarut ini akan mengisi
gelembung tadi sehingga energi yang diperlukan untuk terbentuknya kavitasi
lebih kecil.
4. Tekanan luar
Kenaikan tekanan luar berarti kenaikan fase reaction (indeks bias) yang
diperlukan untuk mengawali terjadinya kavitasi. Lebih penting lagi bahwa
kenaikan tekanan luar akan menyebabkan bertambah besarnya intensitas untuk
menimbulkan fenomena pecahnya kavitasi dan secara konsekuensi akan
meningkatkan pengaruh sonokimia.
5. Suhu
Suhu memiliki pengaruh yang besar pada proses sonokimia. Pada suhu yang
tinggi tekanan uap dalam medium akan naik sehinga gelembung-gelembung
kavitasi akan mudah terbentuk. Gelembung kavitasi yang semakin membesar
akhirnya pecah dalam peristiwa ledakan kavitasi. Kenaikan suhu yang terlalu

11
tinggi disertai dengan pengurangan kekentalan dan tegangan permukaan
mengakibatkan gelembung yang pecah hanya sedikit. Pada suhu mendekati
titik didih, gelembung kavitasi timbul secara bersamaan dalam jumlah yang
besar. Ini akan menghalangi transmisi suara dan mengurangi efektivitas energi
yang masuk ke media ciran sehingga proses sonokimia kurang efisien.
6. Intensitas
Intensitas sonikasi secara langsung sebanding dengan kuadrat amplitudo
vibrasi sumber ultrasonik. Tinggi rendahnya amplitudo dipengaruhi oleh
tenaga ultrasonik yang digunakan di dalam sistem. Dengan demikian, besarnya
intensitas berhubungan langsung dengan besarnya energi yang diberikan.
Secara umum, bertambahnya intensitas sonikasi akan meningkatkan proses
sonokimia akan tetapi hal ini dibatasi oleh energi ultrasonik yang masuk pada
sistem.

Aplikasi UAE
Ultrasonik dapat diaplikasikan pada berbagai disiplin ilmu yang
dikelompokkan berdasarkan frekuensi dan intensitas suara. Terdapat dua jenis
ultrasonik berdasarkan energinya yaitu low energy dan high energy (Thompson
dan Doraiswamy 1999). Ultrasonik low energy dengan intensitas rendah (< 1
W/cm2) dan frekuensi tinggi (> 100 kHz) umumnya digunakan untuk prosesproses yang tidak merubah keadaan fisik maupun kimia suatu bahan. Umumnya
kategori ini digunakan untuk analisis fisiko kimia non destruktif seperti analisis
komposisi. Budiastra et al. (1998) melakukan pengujian pada mutu buah-buahan
tropik (manggis utuh dan durian utuh) dengan beberapa frekuensi yang terpancar
dari transduser yaitu 1 MHz, 500 kHz, dan 50 kHz. Hasil penelitian menunjukkan
bahwa pada frekuensi lebih besar dari 50 kHz dapat digunakan untuk menentukan
sifat gelombang ultrasonik pada buah manggis.
Ultrasonik high energy dengan intensitas tinggi (10-1000 W/cm2) dan
frekuensi rendah (18-100 kHz) digunakan untuk aplikasi sonokimia termasuk
ekstraksi. High energy pada ultrasonik dapat merubah sifat fisik dan kimia dari
suatu material. Aplikasi dari kategori ini adalah untuk merubah kondisi fisik
bahan dan percepatan reaksi kimia tertentu. Balachandran et al. (2006) melakukan
ekstraksi berbantu ultrasonik pada jahe yang dapat meningkatkan 30% rendemen
dan mengurangi waktu ekstraksi. Xia et al. (2006) telah membuktikan bahwa
ekstraksi berbantu ultrasonik pada polifenol, asam amino dan kafein dari teh hijau
dapat meningkatkan rendemen pada suhu 65 oC. Pada percobaan yang lain,
Vinatoru et al. (1997) melakukan studi kelayakan ultrasonik untuk ekstraksi
senyawa bioaktif dari bahan tanaman yang menghasilkan bahan obat-obatan. Dari
hasil percobaan, dikatakan bahwa minyak hasil ekstraksi dengan ultrasonik lebih
banyak dibandingkan dengan metode soklet. Senyawa berat yang diperoleh dari
metode ultrasonik lebih sedikit karena waktu ekstraksi lebih singkat sehingga
senyawa berat yang terbawa lebih sedikit.

12

3 METODE
Waktu dan Tempat Penelitian
Penelitian ini dilakukan mulai bulan Januari sampai April 2016, yang
bertempat di Laboratorium Lapangan Siswadi Soepardjo Departemen Teknik dan
Biosistem IPB dan Laboratorium Nano Teknologi Balai Besar Pascapanen
Cimanggu Bogor.

Bahan
Bahan utama yang digunakan adalah kulit manggis yang berasal dari kebun
petani manggis di daerah Leuwiliang, Kabupaten Bogor. Bahan lain yg digunakan
adalah kertas saring dan ethanol 96%. Selain itu juga digunakan air dan ice gel
sebagai media pendingin.

Alat
Alat yang digunakan adalah pisau, timbangan mettle PM-, cabinet dryer,
termokopel, hammer mill, grinder, ayakan mesh 60, gelas beker 1 L, pengaduk,
botol vial 300 ml dan 30ml, corong, heater dan rotary vacuum evaporator.
Sonikator yang digunakan adalah merek QSonica model Q700 buatan USA
dengan probe berdiameter 1” tipe replaceable tip part 4210. Spesifikasi sonikator
terdapat pada lampiran 1. Perangkat yang digunakan sebagai pengontrol suhu
ekstraksi adalah termostat, water bath, selang akuarium, pipa tembaga diameter
¼”, ice box, pompa akuarium dan kabel.
Prosedur Penelitian
Rancangan percobaan
Rancangan percobaan yang digunakan adalah rancangan acak lengkap dua
faktor. Kedua faktor tersebut adalah waktu eksitasi (15, 30, 45 menit) dan
amplitudo ultrasonik (35, 50, 65%). Amplitudo adalah jarak yang dilalui ujung
probe yang outputnya dapat diatur dari 1-100%. Amplitudo yang diukur pada
output 100% dari probe yang digunakan adalah 30 µm. Setiap kombinasi
perlakuan diulang sebanyak 2 kali sehingga terdapat 18 unit percobaan. Ekstraksi
dengan metode maserasi pada suhu 35 oC selama 7 jam digunakan sebagai kontrol
(Miryanti 2011). Analisis varian rancangan percobaan dilakukan untuk
mengetahui perbedaan perlakuan ultrasonik terhadap kontrol, pengaruh 2 faktor
terhadap parameter uji dan interaksi diantara kedua faktor. Untuk uji lanjut
dilakukan dengan uji Duncan’s Multiple Range Test (DMRT) pada taraf nyata
95% atau pada p-value 0.05.
Penelitian ini terdiri dari persiapan bahan dan alat, ekstraksi dan pengujian
parameter mutu. Tahapan penelitian dapat dilihat pada Gambar 7.

13

mulai
Pembuatan serbuk kulit manggis

Persiapan metode ultrasonik
dengan pengontrol suhu
Penelitian pendahuluan

Ekstraksi metode maserasi
(35 oC) selama 7 jam tanpa
pengadukan sebagai kontrol
perlakuan

Ekstraksi kulit manggis dengan
ultrasonik dengan faktor
amplitudo gelombang (20, 35,
50%), lama eksitasi (15, 30, 45
menit) dan suhu 35 ± 2 oC

Penyaringan
Pemekatan ekstrak dengan rotary vacuum
evaporator

Perhitungan (rendemen, kadar antosianin
total, aktivitas antioksidan)
selesai
Gambar 7 Diagram alir penelitian
Preparasi bahan
Kulit manggis yang digunakan berasal dari buah manggis yang telah matang.
Kematangan buah manggis disortasi berdasarkan warna kulit manggis dari
kemerahan hingga keungu-unguan sebagai karakteristik keberadaan antosianin.
Kulit manggis yang telah bersih selanjutnya mengalami proses pemisahan antara
bagian kulit yang keras, bagian kulit yang lunak dan daging buah. Bagian kulit
manggis yang lunak dijadikan sebagai bahan baku utama. Kulit manggis dicuci
dan dipotong kecil-kecil kemudian dilakukan pengeringan dengan cabinet dryer
pada suhu 50-60 oC sampai kadar air mencapai 9-11% (Farida dan Nisa 2015).
Alasan digunakan temperatur pengeringan yang tidak terlalu tinggi adalah untuk
mencegah kemungkinan rusaknya senyawa antioksidan hilangnya warna
antosianin pada suhu 60-70 oC (Isnaini 2010). Kulit manggis yang telah
mengering kemudian digiling hingga menjadi serbuk kulit manggis dengan
ukuran mesh 60. Serbuk kulit manggis kemudian disimpan dalam kemasan plastik
sebelum digunakan.

14
Preparasi alat
Perangkat sonikator terdiri dari generator, transduser dan probe. Generator
digunakan untuk mentransmisi arus AC menjadi energi listrik yang memiliki
frekuensi 20 kHz dan daya 700 watt. Jenis sonikator ini memiliki frekuensi yang
tetap sedangkan amplitudo dan waktu eksitasi dapat diatur. Jenis ini digunakan
untuk sonokimia karena gelembung kavitasi sukar dihasilkan dari frekuensi
ultrasonik yang tinggi (Mason dan Lorimer 2002). Frekuensi ultrasonik yang
digunakan untuk ekstraksi berkisar antara 20-40 kHz. Transduser mengubah
energi listrik menjadi energi mekanik (vibrasi) oleh pengaruh kristal piezoelektrik.
Vibrasi diperkuat dan ditransmisikan ke permukaan larutan oleh probe yang dapat
dicelupkan pada larutan dan tidak menyebabkan korosi.
Eksitasi gelombang utrasonik pada waktu yang lama dapat meningkatkan
suhu larutan sehingga mempercepat oksidasi antioksidan. Oleh karena itu,
digunakan pengontrol suhu untuk menurunkan suhu ekstraksi dengan prinsip heat
exchanger. Thermostat diatur pada suhu 35 oC sebagai suhu optimum untuk
ekstraksi antosianin (Golmohamadi et al. 2013). Suhu larutan yang semakin
tinggi akan membuat air dalam water bath juga menjadi panas. Pada suhu larutan
di atas 35 oC termostat akan menyala sehingga menggerakkan pompa air sebagai
sirkulator. Air disirkulasikan melalui selang yang disambung dengan pipa
tembaga berkelok dan dibenamkan pada ice gel. Pipa tembaga berfungsi sebagai
media pindah panas sehingga dapat mendinginkan air yang akan dikembalikan ke
water bath untuk menurunkan suhu larutan. Percobaan pendahuluan dilakukan
untuk melihat keakuratan suhu yang dicapai dengan toleransi ± 2 oC.
Gambar 8 menunjukkan susunan perangkat ultrasonik yang digunakan
dalam penelitian ini.

1

3
2

7

4

8

5
6

10

Gambar 8 Metode ekstraksi berbantu ultrasonik

9

15
Keterangan:
1
2
3
4
5

= generator
= sensor suhu
= transduser
= probe
= gelas beker

6
7
8
9
10

= water bath
= pipa tembaga
= ice box
= ice gel
= pompa air submersible

Ekstraksi metode maserasi
Ekstraksi dilakukan dengan melarutkan 150 gram serbuk kulit manggis
dalam 600 mL ethanol 96% di gelas beker (perbandingan sampel dan pelarut 1:4)
(Muslimah dan Guntarti 2014). Ekstraksi dijaga pada suhu konstan 35 oC
menggunakan heater selama 7 jam. Dilakukan pengadukan secara manual setiap
satu jam sekali. Ekstraksi dilakukan secara tertutup pada kondisi gelap (gelas
beker dilapis alumunium foil).
Ekstraksi berbantu ultrasonik
Ekstraksi dilakukan dengan melarutkan 150 gram serbuk kulit manggis
dalam 600 mL ethanol 96% di gelas beker (perbandingan sampel dan pelarut 1:4)
(Muslimah dan Guntarti 2014). Waktu eksitasi dan amplitudo diatur melalui
generator sedangkan transduser, probe dan sensor suhu dicelupkan pada larutan.
Waktu eksitasi gelombang ultrasonik diartikan sebagai waktu ekstraksi. Suhu
larutan akan dijaga konstan pada 35 oC oleh termostat. Sonikator dilengkapi
dengan sound enclosure untuk meredam kebisingan suara yang dihasilkan oleh
transduser selama proses ekstraksi berjalan. Hasil ekstraksi disaring dan
dipekatkan dengan rotary vacuum evaporator pada suhu 50 oC (Suryadi 2013)
hingga didapatkan ekstrak kental. Sonikator yang digunakan dalam penelitian ini
ditunjukkan pada Gambar 9.

Gambar 9 Perangkat Sonicator Q700
Kadar air serbuk kulit manggis
Kadar air serbuk kulit manggis ditentukan menggunakan metode oven
(AOAC 1995). Sebanyak 5 gram sampel dimasukkan dalam cawan yang telah
ditimbang dan selanjutnya dikeringkan dalam oven pada suhu 105 oC.

16
Pengeringan dilakukan sampai diperoleh berat konstan. Penetapan kadar air
dihitung dengan Persamaan 1.

Keterangan:
a = berat bahan awal (g)
b = berat bahan akhir (g)
Rendemen ekstrak kulit manggis
Rendemen menunjukkan jumlah ekstrak kulit manggis yang diperoleh dari
setiap gram sampel serbuk kulit manggis yang diekstrak (%w/w). Rendemen
dihitung dengan Persamaan 2.

Keterangan:
MS
= massa serbuk kulit manggis (g)
ME
= massa hasil ekstraksi (g)
Kadar antosianin total
Analisis kandungan antosianin total dilakukan dengan modifikasi metode
pH Differential Method (Giusti dan Wrolstad 2001). Ekstrak kulit manggis
dilarutkan dalam dua larutan buffer yang berbeda. Sampel dilarutkan dalam buffer
KCl pH 1,0 dan buffer CH3COONa.3H2O pH 4,5. Absorbansi larutan diukur pada
panjang gelombang 510 nm. Faktor pengenceran sampel ditentukan dengan
melarutkan sampel dalam buffer KCl pH 1,0 sampai absorbansi pada panjang
gelombang 510 nm mencapai kurang dari 0,8. Sampel kemudian dilarutkan dalam
buffer KCl pH 1,0 (didiamkan 15 menit) dan buffer CH3COONa.3H2O pH 4,5
(didiamkan 5 menit). Absorbansi larutan kemudian dibaca pada panjang
gelombang 510 nm dan 700 nm. Absorbansi akhir dihitung dengan Persamaan 3.
–

Kandungan antosianin total atau Total Anthocyanin Content (TAC) dihitung
dengan Persamaan 4.

Keterangan:
TAC = Total Anthocyanin Content (ppm)
A
= Absorbansi akhir larutan
ε
= Absortivitas molar sianidin-3-glukosida (26900 L(mol.cm)–1)
l
= panjang sel kuvet (1 cm)
MW = (Molecular weight) berat molekul sianidin-3-glukosida (449.2 g/mol)
DF
= (Dilution factor) faktor pengenceran
V
= Volume akhir (L)
Wt
= berat ekstrak (g)

17

Aktivitas antioksidan
Uji aktivitas antioksidan penangkap radikal pada ekstrak kulit manggis
dilakukan dengan metode DPPH menggunakan spektrofotometri berdasarkan Leu
et al. (2006). Ekstrak kulit manggis diencerkan kembali pada ethanol (1 mg mL-1)
pada berbagai konsentrasi yang berbeda (0.3125, 0.625, 1.25, 2.5, 5, 10 dan 20
ppm) untuk setiap sampel yang digunakan. Setiap 1 mL larutan akhir terdiri dari
500 μl ekstrak dan 500 μl larutan DPPH (125 μM dalam ethanol). Larutan
kemudian divorteks dan didiamkan selama 30 menit pada ruangan gelap.
Penyerapan sinar oleh larutan diukur pada panjang gelombang 517 nm
menggunakan spektrofotometri. Larutan DPPH tanpa sampel dan tanpa standar
digunakan sebagai kontrol. Asam askorbat digunakan untuk membuat kurva
standar. Aktivitas penangkapan radikal DPPH dinyatakan sebagai %
penghambatan terhadap radikal DPPH. Persentase penghambatan dihitung
dengan Persamaan 5.

Keterangan:
A
= absorbans tanpa penambahan sampel/standar (DPPH dan ethanol)
B
= absorbans dengan penambahan sampel/standar (DPPH, ethanol dan
sampel/standar)
Besarnya aktivitas antioksidan ditandai dengan nilai IC50. Nilai IC50
merupakan konsentrasi suatu larutan sampel yang dibutuhkan untuk menghambat
DPPH sebesar 50% (Molyneux, 2004). IC50 dihitung dari kurva regresi linear
antara ekstrak kulit buah manggis dan pembanding vitamin C pada berbagai
konsentrasi uji versus aktivitas antioksidan (%).

4 HASIL DAN PEMBAHASAN
Pengontrol Suhu Ekstraksi
Ekstraksi berbantu ultrasonik mengalami kenaikan suhu yang bervariasi
hingga mencapai suhu 40 oC pada pengaturan amplitudo 50% dan 65%.
Penggunaan pengontrol suhu mampu menjaga suhu diantara 34-36.2 oC sehingga
sesuai untuk ekstraksi antosianin. Antosianin yang diekstrak di atas suhu 35 oC
akan mengalami degradasi karena bersifat termo labil. Ekstraksi yang berjalan
dibawah suhu tersebut juga akan menjadi kurang efektif karena suhu yang lebih
tinggi adalah salah satu faktor pembentuk kavitasi.

Kadar Air Serbuk Kulit Manggis
Salah satu masalah penanganan kulit buah manggis adalah singkatnya umur
simpan karena tingginya kadar air yang terdapat pada kulit buah manggis. Oleh

18
karena itu kulit manggis yang digunakan terlebih dahulu diolah menjadi serbuk.
Produk dalam bentuk serbuk memiliki beberapa kelebihan diantaranya terbebas
dari pengotor, umur simpan panjang, mudah dalam penyimpanan, dan transportasi.
Pengukuran kadar air tidak berkaitan langsung dengan proses ekstraksi namun
tetap diukur untuk dibandingkan dengan kadar air pengeringan yang dianjurkan.
Kadar air mempengaruhi kualitas serbuk kulit manggis. Pengukuran kadar air
ditunjukkan pada Tabel 3.
Tabel 3 Kadar air serbuk kulit manggis (%)
Ulg.

Berat awal (g)

1
2
3

5.00
5.00
5.00

Berat akhir (g)
4.47
4.50
4.51

Kadar air (%)
10.70
10,04
9.75

Rerata
kadar air (%)
10.17 ± 0.46

Kondisi sampel sangat berpengaruh dalam menghasilkan % rendemen
antosianin yang terbaik, semakin rendah kandungan air maka proses ekstraksi
semakin baik. Salah satu indikator kulit manggis yang telah kering adalah mudah
hancur/tidak liat ketika dilewatkan hammer mill. Dari tabel diketahui bahwa kadar
air rata-rata yang didapat dari hasil pengeringan adalah 10,17%. Kadar air ini
telah sesuai dengan persyaratan Syarat Mutu Tepung Jagung (SNI 01-37