Karakterisasi dan Bioaksesibilitas Mikroenkapsulasi Zat Besi pada Formulasi Bahan Penyalut
i
KARAKTERISTIK DAN BIOAKSESIBILITAS
MIKROENKAPSULASI ZAT BESI PADA
FORMULASI BAHAN PENYALUT
DENNY YOGA PRATAMA
DEPARTEMEN BIOKIMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2015
ii
iii
PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN
SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA
Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi berjudul Karakterisasi dan
Bioaksesibilitas Mikroenkapsulasi Zat Besi pada Formulasi Bahan Penyalut adalah
benar karya saya dengan arahan dari komisi pembimbing dan belum diajukan dalam
bentuk apapun kepada perguruan tinggi manapun. 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, Februari 2015
Denny Yoga Pratama
G84100086
iv
ABSTRAK
DENNY YOGA PRATAMA. Karakterisasi dan Bioaksesibilitas Mikroenkapsulasi
Zat Besi pada Formulasi Bahan Penyalut. Dibimbing oleh EDY DJAUHARI dan
HOERUDIN.
Ketersediaan zat besi dalam tubuh menjadi rendah karena terdapat interaksi
dengan komponen penghambat pada pangan maupun di dalam tubuh. Teknik
mikroenkapsulasi berpotensi menyelesaikan permasalahan tersebut dengan
melindungi zat besi (Fe) dari lingkungan. Penelitian ini bertujuan mempelajari
karakteristik mikroenkapsulat zat besi dari berbagai bahan serta rasio yang berbeda
dan memperoleh nilai bioaksesibilitas zat besi yang terenkapsulasi.
Mikroenkapsulasi Fe dilakukan dengan teknik spray drying dengan tiga variasi
campuran bahan penyalut, yaitu maltodekstrin-gum arab, maltodekstrin-whey
protein, dan gum arab-whey protein. Setiap campuran dibuat dengan tiga variasi
rasio, yaitu 60:40, 70:30, dan 80:20. Kandungan zat besi diukur menggunakan
Atomic Absorption Spectrophotometer (AAS). Karakteristik mikroenkapsulat Fe
memiliki kadar air 3.47-6.91 %, ukuran partikel 14-44 µm, viskositas 21-51 cP, dan
nilai perolehan kembali Fe 43.17-103.88 %. Bioaksesibilitas zat besi tertinggi
diperoleh dari mikrokenkapsulat dengan bahan penyalut maltodekstrin-gum arab
60:40 dengan nilai perolehan kembali 11.2 %.
Kata kunci: bioaksesibilitas, karakterisasi, mikroenkapsulasi zat besi.
ABSTRACT
DENNY YOGA PRATAMA. Characterization and Bioaccessibility of
Microcapsulation Iron (Fe) in coating material formulation. Supervised by EDY
DJAUHARI and HOERUDIN.
The low availability of iron in the body due to the interaction of iron with
inhibiting components in food and human body. Microencapsulation proses a
potential to solve that problem by protecting iron (Fe) from the environment. This
research was aimed to study the characteristics of iron microencapsulate made from
various materials and different ratios, and to obtain bioaccessibility value of
encapsulated iron. Iron (Fe) microencapsulation was performed by spray drying
technique with three mixing variation of coating agent which were maltodekstringum arabic, maltodekstrin-whey protein, and gum arabic-whey protein. Every
mixing variation of coating agent was made in three different ratio, which were
60:40, 70:30, and 80:20. Iron content was measured using Atomic Absorption
Spectrophotometer (AAS). Iron (Fe) microencapsulate has a moisture content from
3.47-6.91 %, particle size from 14-44 m, viscosity from 21-51 cP, and recovery
Fe from 43.17-103.88 %. The highest iron(Fe) microencapsulate’s bioaccessibility
was obtained from microencapsulate with coating agent maltodextrin-gum arabic
60:40 whose recovery rate was 11.2 %.
Keywords: bioaccessibility, characterization, microencapsulated of iron.
v
KARAKTERISTIK DAN BIOAKSESIBILITAS
MIKROENKAPSULASI ZAT BESI PADA
FORMULASI BAHAN PENYALUT
Skripsi
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Sarjana Sains
pada
Departemen Biokimia
DEPARTEMEN BIOKIMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2015
vi
vii
Judul Skripsi : Karakterisasi dan Bioaksesibilitas Mikroenkapsulasi Zat Besi pada
Formulasi Bahan Penyalut
Nama
: Denny Yoga Pratama
NIM
: G84100086
Disetujui oleh
Drs. Edy Djauhari PK, M.Si
Hoerudin, SP, MfoodST, Ph.D
Pembimbing I
Pembimbing II
Diketahui oleh
Dr. Ir. I Made Artika, M.App.Sc
Ketua Departemen
Tanggal Lulus:
viii
PRAKATA
Puji syukur kepada Allah subhanahu wa ta’ala atas rahmat dan karunia-Nya
sehingga penulis dapat menyelesaikan penyusunan karya ilmiah yang berjudul
Karakterisasi dan Bioaksesibilitas Mikroenkapsulasi Zat Besi pada Formulasi
Bahan Penyalut. Penelitian ini merupakan penelitian yang didanai oleh Balai Besar
Pascapanen melalui proyek atas nama Hoerudin, SP, MfoodST, Ph.D.
Penulis menyadari bahwa kelancaran selama penyusunan karya ilmiah ini
tidak lepas dari kontribusi beberapa pihak. Ucapan terima kasih terutama ditujukan
kepada Drs. Edy Djauhari PK, M.Si dan Hoerudin, SP, MFoodST, Ph.D selaku
dosen pembimbing yang telah membimbing serta memberi saran dan kritik yang
membangun. Ucapan terima kasih juga penulis sampaikan kepada Pak Triyono, Pak
Afdan, Pak Yudiono, Pak Danu, Ibu Endang, Ibu Dini, Ibu Yuni, Ibu Wida, Mbak
Dwi, dan Mbak Citra di Laboratorium penelitian Balai Besar Pascapanen, Bogor.
Penulis juga mengucapkan terima kasih kepada Mamah, Papah, Adik Monica, Dhea,
Utari, Dani Kunti, dan seluruh rekan-rekan Biokimia angkatan 47 serta staf tata
usaha maupun staf pengajar Departemen Biokimia yang telah memberikan
dukungannya selama ini.
Semoga tulisan ini bermanfaat dalam bidang ilmu pengetahuan khususnya
biokimia serta memberikan kemaslahatan bagi masyarakat.
Bogor, Februari 2015
Denny Yoga Pratama
ix
DAFTAR ISI
DAFTAR TABEL
DAFTAR LAMPIRAN
PENDAHULUAN
METODE
Bahan dan Alat
Prosedur Analisis Data
HASIL
Zat Besi Hasil Mikroenkapsulasi
Karakter Mikroenkapsulat Zat Besi
PEMBAHASAN
Zat Besi Hasil Mikroenkapsulasi
Karakter Mikroenkapsulat Zat Besi
Viskositas Suspensi Enkapsulat
Kadar Air Mikroenkapsulat Zat Besi
Rendemen Mikroenkapsulat
Ukuran Partikel Suspensi dan Mikroenkapsulat Zat Besi
Kadar zat besi Mikroekapsulat Zat Besi
Bioaksesibilitas Mikroenkapsulat Zat Besi
SIMPULAN DAN SARAN
Simpulan
Saran
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
RIWAYAT HIDUP
x
x
1
2
2
3
5
5
6
10
10
11
11
13
12
13
14
15
17
17
18
19
24
43
x
DAFTAR GAMBAR
1
2
3
4
Enkapsulasi zat besi dengan Maltodekstrin:Gum Arab
Enkapsulasi zat besi dengan Maltodekstrin:Whey protein
Enkapsulasi zat besi dengan Gum Arab:Whey protein
Skema representasi dari model pencernan in vitro
5
5
5
17
DAFTAR TABEL
1
2
3
4
5
6
7
Viskositas suspensi enkapsulat
Kadar air mikroenkapsulat zat besi
Rendemen mikroenkapsulat hasil spray drying
Karakterisasi partikel mikroenkapsulat zat besi sebelum spray drying
Karakterisasi partikel mikroenkapsulat zat besi setelah spray drying
Perolehan kembali zat besi berdasarkan pengujian dengan AAS
Bioaksesibilitas zat besi
6
7
8
8
9
10
10
DAFTAR LAMPIRAN
1 Tahapan umum penelitian
2 Proses pembuatan mikroenkapsulasi
3 Tahapan uji bioaksesibilitas
4 Kadar air mikroenkapsulat zat besi
5 Kadar air bahan enkapsulat dan zat besi
6 Total kandungan Fe sebelum spray drying
7 Total kandungan Fe setelah spray drying
8 Perolehan kembali (recovery) mikroenkapsulat zat besi
9 Uji bioaksesabilitas pada supernatan
10 Distribusi ukuran partikel enkapsulat sebelum spray drying
11 Distribusi ukuran partikel mikroenkapsulat setelah spray drying
12 Uji statistik viskositas suspensi enkapsulat
13 Uji statistik rendemen mikroenkapsulat zat besi
14 Uji statistik kadar air produk mikroenkapsulat zat besi
15 Uji statistik perolehan kembali (recovery) mikroenkapsulat zat besi
16 Uji statistik bioaksesibilitas
17 Uji kolerasi perolehan kembali (recovery) zat besi dengan viskositas
dan Rendemen
25
26
27
28
29
30
31
33
34
37
38
40
40
41
42
43
43
1
PENDAHULUAN
Zat besi (Fe) merupakan mikroelemen yang esensial bagi tubuh, zat ini
terutama diperlukan dalam hematopoiesis (pembentukan darah) yaitu dalam sintesis
hemoglobin (Hb) (Harianti 2009). Menurut Sudoyo (2006), jika tubuh
membutuhkan zat besi dalam jumlah yang lebih banyak seperti pada bayi, anak, dan
remaja untuk pertumbuhan sedangkan pemasukan (intake) tetap, akan
menyebabkan besi cadangan dalam tubuh berkurang dan bahkan habis.
Ketersediaan zat besi di dalam tubuh banyak dipengaruhi oleh faktor interaksi zat
besi dengan senyawa lainnya yang terdapat dalam makanan maupun dalam proses
pencernaan, sehingga dapat menyebabkan penurunan bioavailabilitasnya (Kustiyah
et al. 2011). Zat besi memiliki beberapa sifat kimiawi yang berpengaruh terhadap
ketersediannya, sebagai berikut: (1) senyawa besi (II) mudah dioksidasi menjadi
besi (III) oksida yang berwarna kuning, hijau atau hitam; (2) senyawa besi dapat
bereaksi dengan senyawa fenol seperti tanin dan propil galat membentuk kompleks
Fe-tanat yang sangat tidak larut dan warna biru kehitam-hitaman; (3) senyawa besi
dapat bereaksi dengan senyawa belerang membentuk warna hitam; (4) senyawa besi
dapat meningkatkan aktifitas enzim oksidatif dan mengkatalis reaksi oksidatif yang
akan menyebabkan perubahan warna, aroma, dan rasa; (5) senyawa besi dapat
berubah menjadi kompleks yang tidak larut air jika bereaksi dengan beberapa
senyawa, misalnya fitat endogen pada serealia (di- dan tetra- feri) dan kandungan
fosfofitin pada kuning telur (Palupi 1995).
Teknologi mikroenkapsulasi zat besi banyak dikembangkan dan cukup
efektif dalam mengurangi kecenderungan adanya reaksi zat besi dengan senyawa
kimia dalam makanan maupun pada saat pencernaan biologis manusia (Purnamasari
2009). Selain melindungi zat aktif, proses ini juga bermanfaat untuk menutupi rasa,
aroma ataupun yang tidak diinginkan dari bahan aktif. Mikroenkapsulasi dengan
spray drying dikenal mudah dan sederhana untuk diterapkan pada proses
enkapsulasi dengan bahan cair (Desai dan Park 2005). Kestabilan dari bahan yang
mudah menguap, sensitif terhadap cahaya, oksidasi atau panas dapat dipertahankan
(Rosanna 2009). Selain itu, produk yang dihasilkan memiliki kemurnian yang
tinggi, ukuran partikel konsisten, dan bahan inti tersebar secara merata di bagian
dinding (Gouin 2004).
Pemilihan bahan penyalut perlu diperhatikan karena akan mempengaruhi
stabilitas emulsi atau suspensi sebelum pengeringan, daya alir, stabilitas fisik, dan
daya simpan setelah pengapsulan (Kembaren 2012). Gum arab, maltodekstrin, dan
whey protein merupakan penyalut yang sering digunakan. Maltodekstrin memiliki
kemampuan penyalutan (coating) yang baik dalam membentuk emulsi atau
suspensi dan viskositasnya yang rendah (Laohasongkram et al. 2011). Selain itu
maltodekstrin banyak digunakan karena ketersediaan yang banyak, mudah dalam
penanganan proses, dapat mengalami dispersi yang cepat, kelarutan yang tinggi,
mampu menghambat kristalisasi, dan memiliki daya ikat kuat (Moore et al. 2005).
Gharsallaoul et al. (2007) menambahkan bahwa maltodekstrin mempunyai
kemampuan yang baik dalam menghambat reaksi oksidasi sehingga memiliki umur
simpan yang lebih baik daripada menggunakan gum arab. Gum arab merupakan
bahan kombinasi yang efektif dalam melindungi bahan aktif, namun penggunaan
gum arab dinilai mahal dan persediaan terbatas. Oleh karena itu diperlukan adanya
bahan penyalut pengganti atau bahan pendamping gum arab yang dapat digunakan
2
sebagai campuran bahan penyalut yang lebih efektif (Purnomo et al. 2014). Whey
protein diketahui dapat dimanfaatkan sebagai bahan pegemulsi. Penelitian Helena
et al. (2009), menyebutkan bahwa maltodekstrin yang dikombinasikan dengan whey
protein memiliki stabilitas emulsi yang lebih tinggi dibandingkan dengan
maltodekstrin yang dikombinasikan dengan jenis pati lainnya. Berdasarkan uraian
tersebut maka perlu dilakukan kombinasi rasio dari bahan penyalut meliputi gum
arab, maltodekstrin, dan whey protein.
Reaksi biologis mikroenkapsulasi zat besi sangat penting untuk mengetahui
nilai ketersediaannya dalam pencernaan. Ketersediaan tersebut dapat diketahui dari
proses bioaksesibilitas pada pencernaan. Bioaksesibilitas diartikan sebagai jumlah
zat gizi yang tersedia untuk diserap oleh usus setelah terlepas dari matriks pada
proses pencernaan (Cilla et al. 2009). Bioaksesibilitas dapat memperlihatkan
pengaruh dari faktor promotor dan inhibitor terhadap efisiensi zat gizi tersebut
(Perales et al. 2007). Penelitian bioaksesibilitas zat besi secara in vitro baru-baru
ini telah menjadi perhatian peneliti dunia. Salah satunya dengan melihat
bioaksesibilitas dari fortifikasi zat besi pada matriks pangan, seperti jus dan sereal
(Perales et al 2007). Fortifikasi dilakukan tanpa adanya enkapsulasi terhadap
mineral zat besi yang difortififikasi tersebut.
Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mempelajari karakteristik
mikroenkapsulat zat besi dari berbagai bahan serta rasio yang berbeda dan
memperoleh nilai bioaksesibilitas zat besi. Hipotesis dari penelitian ini yaitu
perbedaan komposisi bahan enkapsulat zat besi dengan teknologi mikroenkapsulasi
berpengaruh terhadap kadar senyawa zat besi yang mampu terenkapsulasi dan
mampu melindungi zat besi dari reaksi kompleks yang terjadi di pencernaan secara
in vitro. Manfaat dari penelitian ini adalah diperoleh efisiensi ketersediaan zat besi
yang telah terenkapsulasi sehingga dapat digunakan dalam berbagai bidang, salah
satunya dalam bidang fortifikasi pangan dari industri pengolahan pangan dalam
menangani permasalahan defisiensi ketersediaan zat besi akibat adanya interaksi
dengan faktor-faktor penghambat.
METODE
Bahan dan Alat
Bahan-bahan yang digunakan adalah FeSO4.7H2O, maltodekstrin, gum arab
(SIGMA), whey protein (SIGMA), asam nitrat 65% , α-amilase 3% (SIGMA),
pepsin (porcine: cat. no. P-7000), pankreatin (porcine: cat. no. P-1750), ekstrak
empedu (porcine: cat. no. B-8631), HCl 6M, , ultra pure water / akuabides (mili
pore water system), NaHCO3 1 M, NaOH 0.5 M, HNO3 0.1 M, akuades. Adapun
alat-alat yang digunakan adalah pH meter, micro centrifuge TOMY TX-160,
inkubator bergoyang (shaker incubator), muffle furnanance (550ºC), magnetic
stirer AM4, oven ZRD-5055, kertas saring Whatman 42, viskometer Brookfield,
spray dryer, ultraturrax homogeniser, ruang pendingin, , laboratory fume hood
EFA-4UDRVW-8 ISO 9001, AAS (Atomic Absorption Spectrophotometer)
Shimadzu AA-7000, masterisizer 3000, alat-alat gelas, neraca analitik Precisa XT
220A Swiss, pipet mikro, Eppendorf.
3
Prosedur Analisis Data
Mikroenkapsulasi Mineral Besi (Hoerudin et al. 2013)
Enkapsulasi mineral besi dilakukan dengan menggunakan tiga variasi bahan
penyalut, yaitu maltodekstrin-gum arab, maltodekstrin-whey protein, dan gum arabwhey protein dengan variasi rasio pada setiap campuran variasi bahan penyalut
60:40, 70:30, dan 80:20. Komposisi setiap suspensi enkapsulasi yang digunakan
ialah total padatan 20% dan 5% mineral besi (ferrous sulphate heptahidrat)
terhadap penyalut dalam 240 mL akuades. Komposisi tersebut diaduk
menggunakan magnetic stirrer sampai homogen dan dilanjutkan dengan
homogenisasi menggunakan ultraturrax 11.000 rpm selama 5 menit. Kemudian
nilai viskositas sampel dilihat menggunakan viskometer brookfield. Sebanyak 50
mL suspensi dipisahkan untuk dianalisis tanpa menggunakan spray drying.
Campuran yang tersisa dikeringkan dengan menggunakan spray drying pada suhu
170ºC dan laju alir ±20 mL/menit. Sampel kering yang dihasilkan diinkubasi pada
suhu ±4ºC untuk kemudian dilakukan analisis karakterisasi dan kadar ketersediaan
mineralnya.
Karakterisasi Mikroenkapsulasi Mineral Besi
Penetapan kadar air metode oven (AOAC 2006). Cawan porselen
dikeringkan di dalam oven bersuhu 105ºC selama 1 jam, kemudian didinginkan
dalam eksikator selama 15 menit. Cawan porselen ditimbang untuk menentukan
bobot kosongnya. Cawan kosong ditimbang dan dicatat bobotnya. Sampel
ditimbang sebanyak ±2 gram dimasukkan ke dalam cawan kemudian dicatat
bobotnya, dikeringkan dalam oven pada suhu 105°C selama 5 jam setelah itu
didinginkan dalam eksikator. Cawan porselen ditimbang kembali.
Penentuan rendemen basis basah. Rendemen basis basah
mikroenkapsulasi dihitung dengan membandingkan total sampel yang dihasilkan
dari hasil mikroenkapsulasi dengan bobot awal padatan yang terkandung dalam
suspensi.
% Rendemen basis basah =
y
x 100%
w
Penentuan rendemen basis kering. Rendemen basis kering produk
mikroenkapsulasi dihitung berdasarkan adanya pengaruh nilai kadar air dari sampel
dan bahan dasar pembuatan mikrokapsul. Nilai rendemen dihitung dengan
membandingkan bobot kering sampel yang dihasilkan dengan total bobot kering
bahan dasar.
% Rendemen basis basah =
y
x 100%
Penentuan viskositas. Sebanyak ±200 mL suspensi dimasukan ke dalam
gelas takar, setelah alat dinyalakan, dilakukan pengaturan autozero pada alat.
Spindle nomor 2 dipasangkan, lalu kecepatan diatur menjadi 100 rpm. Viskositas
akan terbaca pada alat. Setelah pembacaan pada alat stabil, nilai viskositas dicatat.
Penentuan ukuran partikel dengan Masterisizer 3000. Analisis ukuran
partikel dilakukan pada sampel sebelum dan sesudah spray drying. Sampel sebelum
4
spray drying menggunakan masterisizer 3000 hydro sample dispersion yang telah
terhubung dengan software pada komputer. Sebanyak 500 mL air dimasukan ke
dalam gelas piala. Lalu sampel dimasukkan sebanyak 1-5 tetes dengan pipet tetes
ke dalam gelas piala yang sudah terisi air, kemudian data akan ditampilkan pada
aplikasi yang telah terpasang pada komputer. Pada sampel sesudah spray drying
digunakan masterisizer 3000 aero dry sample dispersion yang telah terhubung
dengan software pada komputer. Sampel diteteskan sedikit demi sedikit, kemudian
data akan ditampilkan pada aplikasi yang telah terpasang pada komputer.
Penentuan kadar Zat Besi dengan Atomic Absorption Spectrophotometer
(AOAC 2012)
Preparasi Atomic Absorption Spectrophotometer (AAS) terdiri atas dua
tahap, yaitu pengabuan dan destruksi. Sampel dengan dua kali ulangan ditimbang
±2 g. Selanjutnya, diabukan dalam tanur selama 8 jam pada suhu 550ºC. Setelah
tahap pengabuan maka dilanjutkan dengan tahap destruksi. Sampel ditambahkan
HCl 6 M sebanyak 5 mL, kemudian dipanaskan di atas hot plate sampai diperoleh
residu sisa ±1 mL. Sampel ditambahkan dengan HNO3 0.1 M sebanyak 15 mL
kemudian diamkan 1-2 jam. Selanjutnya dilakukan proses pengenceran ke dalam
labu takar 50 mL, kemudian diambil sebanyak 2 mL untuk diecerkan dalam labu
takar 100 mL. Absorbansi diukur dengan AAS pada panjang gelombang 248.3 nm.
Uji In Vitro Bioaksesibilitas Zat Besi (Cagnasso et al. 2013)
Setelah mendapatkan nilai perolehan kembali zat besi terpilih dari masingmasing proporsi bahan enkapsulat, selanjutnya dilakukan uji bioaksesibilitas untuk
mendapatkan nilai ketersediaan zat besi pada tahap pencernaan sebelum diabsorpsi
oleh tubuh secara in vitro. Sampel sebanyak 4 gram dicampurkan dengan 1 mL αamilase 3% (SIGMA) dan 14 mL akuabides dalam labu Erlenmeyer 100 mL.
Campuran diinkubasi selama 30 menit, suhu 37ºC pada pada shaker incubator 100
rpm. Tahap berikutnya yaitu penambahan HCl 6 M untuk menepatkan pH 2.0.
Kondisi pH dilakukan pengecekan selama 15 menit. Selanjutnya larutan
ditambahkan pepsin 0.32 mL lalu bobot ditepatkan menjadi 25 gram dengan
penambahan akuabides. Inkubasi dilakukan pada shaker incubator 100 rpm selama
2 jam dengan suhu 37ºC. Penghentian proses pencernaan lambung dilakukan
dengan mengkondisikan pada penangas es selama 10 menit. Selanjutnya dilakukan
pengaturan pH menjadi pH 6.5 dengan ditambahkan NaHCO3 1 M. Selain itu pada
Erlenmeyer terpisah, sebanyak 5 mL bile extract 4 g/L dicampurkan dengan sampel
setelah pengaturan pH, kemudian diinkubasi pada shaker incubator 100 rpm selama
2 jam dengan suhu 37ºC. Penghentian proses pencernaan usus dilakukan dengan
mengkondisikan pada penangas es selama 10 menit. Selanjutnya pH diatur menjadi
7.2 dengan menambahkan NaOH 0.5 M. Kemudian sampel dipindahkan ke tabung
Eppendorf untuk disentrifus pada 3500 rpm selama 15 menit dengan suhu 4ºC.
Selanjutya dilakukan pengujian kadar zat besi pada supernatan dengan metode
Atomic Absorption Spectrophotometer.
Analisis data
Analisis statistik terhadap kadar air, viskositas, recovery Fe, dan
bioaksesibilitas menggunakan rancangan acak lengkap serta analisis kolerasi
recovery Fe dengan vikositas dan rendemen, yaitu dengan uji analysis of varian
5
(ANOVA) pada tingkat kepercayaan 95% dan taraf α=0.05. Data dianalisis dengan
program perangkat lunak Statistical Programme for Social Science (SPSS) 18.0.
HASIL
Zat Besi Hasil Mikroenkapsulasi
Hasil mikroenkapsulasi zat besi menggunakan spray dryer dari variasi
campuran bahan dan rasio enkapsulat maltodekstrin-gum arab, maltodekstrin-whey
protein, dan gum arab-whey protein disajikan pada Gambar 1, Gambar 2, dan
Gambar 3. Pengamatan secara fisik dapat dilihat dari perbedaan warna yang
dihasilkan dan bentuk serbuk dari masing-masing komposisi bahan penyalut.
Maltodekstrin-gum arab yang memiliki warna dasar putih menghasilkan produk
berwarna putih dan tidak terpengaruh oleh bahan inti yang berwarna coklat.
Perubahan warna menjadi kecoklatan terjadi ketika digunakannya whey protein
sebagai bahan penyalut karena warna kecoklatan yang dimiliki bahan dasar whey
protein. Secara pengamatan fisik, peningkatan rasio tidak terlalu berpengaruh
terhadap perubahan warna. Perbedaan bentuk serbuk terlihat pada hasil enkapsulasi
dengan bahan penyalut gum arab-whey protein dengan rasio 60:40 (Gambar 3).
Partikel gum arab-whey protein pada rasio 60:40 berbentuk lebih menggumpal
dibandingkan dengan rasio lainnya dan bahan penyalut lainnya.
a
b
c
Gambar 1 Enkapsulasi zat besi dengan Maltodekstrin:Gum Arab.
Keterangan: a) Rasio 60:40 ; b) Rasio 70:30 ; c) Rasio 80:20.
a
b
c
Gambar 2 Enkapsulasi zat besi dengan Maltodekstrin:Whey protein.
Keterangan: a) Rasio 60:40 ; b) Rasio 70:30 ; c) Rasio 80:20.
a
b
c
Gambar 3 Enkapsulasi zat besi dengan Gum arab:Whey protein.
Keterangan: a) Rasio 60:40 ; b) Rasio 70:30 ; c) Rasio 80:20.
6
Karakter Mikroenkapsulat Zat Besi
Viskositas Suspensi Enkapsulat
Nilai viskositas dipengaruhi oleh bahan dasar serta komposisi dari masingmasing enkapsulat. Pengaruh bahan dasar serta komposisi rasio bahan enkapsulat
disajikan pada Tabel 1. Hasil analisis statistik menujukkan bahwa ketiga variasi
bahan penyalut pada setiap rasio memiliki perbedaan nyata (p
KARAKTERISTIK DAN BIOAKSESIBILITAS
MIKROENKAPSULASI ZAT BESI PADA
FORMULASI BAHAN PENYALUT
DENNY YOGA PRATAMA
DEPARTEMEN BIOKIMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2015
ii
iii
PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN
SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA
Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi berjudul Karakterisasi dan
Bioaksesibilitas Mikroenkapsulasi Zat Besi pada Formulasi Bahan Penyalut adalah
benar karya saya dengan arahan dari komisi pembimbing dan belum diajukan dalam
bentuk apapun kepada perguruan tinggi manapun. 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, Februari 2015
Denny Yoga Pratama
G84100086
iv
ABSTRAK
DENNY YOGA PRATAMA. Karakterisasi dan Bioaksesibilitas Mikroenkapsulasi
Zat Besi pada Formulasi Bahan Penyalut. Dibimbing oleh EDY DJAUHARI dan
HOERUDIN.
Ketersediaan zat besi dalam tubuh menjadi rendah karena terdapat interaksi
dengan komponen penghambat pada pangan maupun di dalam tubuh. Teknik
mikroenkapsulasi berpotensi menyelesaikan permasalahan tersebut dengan
melindungi zat besi (Fe) dari lingkungan. Penelitian ini bertujuan mempelajari
karakteristik mikroenkapsulat zat besi dari berbagai bahan serta rasio yang berbeda
dan memperoleh nilai bioaksesibilitas zat besi yang terenkapsulasi.
Mikroenkapsulasi Fe dilakukan dengan teknik spray drying dengan tiga variasi
campuran bahan penyalut, yaitu maltodekstrin-gum arab, maltodekstrin-whey
protein, dan gum arab-whey protein. Setiap campuran dibuat dengan tiga variasi
rasio, yaitu 60:40, 70:30, dan 80:20. Kandungan zat besi diukur menggunakan
Atomic Absorption Spectrophotometer (AAS). Karakteristik mikroenkapsulat Fe
memiliki kadar air 3.47-6.91 %, ukuran partikel 14-44 µm, viskositas 21-51 cP, dan
nilai perolehan kembali Fe 43.17-103.88 %. Bioaksesibilitas zat besi tertinggi
diperoleh dari mikrokenkapsulat dengan bahan penyalut maltodekstrin-gum arab
60:40 dengan nilai perolehan kembali 11.2 %.
Kata kunci: bioaksesibilitas, karakterisasi, mikroenkapsulasi zat besi.
ABSTRACT
DENNY YOGA PRATAMA. Characterization and Bioaccessibility of
Microcapsulation Iron (Fe) in coating material formulation. Supervised by EDY
DJAUHARI and HOERUDIN.
The low availability of iron in the body due to the interaction of iron with
inhibiting components in food and human body. Microencapsulation proses a
potential to solve that problem by protecting iron (Fe) from the environment. This
research was aimed to study the characteristics of iron microencapsulate made from
various materials and different ratios, and to obtain bioaccessibility value of
encapsulated iron. Iron (Fe) microencapsulation was performed by spray drying
technique with three mixing variation of coating agent which were maltodekstringum arabic, maltodekstrin-whey protein, and gum arabic-whey protein. Every
mixing variation of coating agent was made in three different ratio, which were
60:40, 70:30, and 80:20. Iron content was measured using Atomic Absorption
Spectrophotometer (AAS). Iron (Fe) microencapsulate has a moisture content from
3.47-6.91 %, particle size from 14-44 m, viscosity from 21-51 cP, and recovery
Fe from 43.17-103.88 %. The highest iron(Fe) microencapsulate’s bioaccessibility
was obtained from microencapsulate with coating agent maltodextrin-gum arabic
60:40 whose recovery rate was 11.2 %.
Keywords: bioaccessibility, characterization, microencapsulated of iron.
v
KARAKTERISTIK DAN BIOAKSESIBILITAS
MIKROENKAPSULASI ZAT BESI PADA
FORMULASI BAHAN PENYALUT
Skripsi
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Sarjana Sains
pada
Departemen Biokimia
DEPARTEMEN BIOKIMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2015
vi
vii
Judul Skripsi : Karakterisasi dan Bioaksesibilitas Mikroenkapsulasi Zat Besi pada
Formulasi Bahan Penyalut
Nama
: Denny Yoga Pratama
NIM
: G84100086
Disetujui oleh
Drs. Edy Djauhari PK, M.Si
Hoerudin, SP, MfoodST, Ph.D
Pembimbing I
Pembimbing II
Diketahui oleh
Dr. Ir. I Made Artika, M.App.Sc
Ketua Departemen
Tanggal Lulus:
viii
PRAKATA
Puji syukur kepada Allah subhanahu wa ta’ala atas rahmat dan karunia-Nya
sehingga penulis dapat menyelesaikan penyusunan karya ilmiah yang berjudul
Karakterisasi dan Bioaksesibilitas Mikroenkapsulasi Zat Besi pada Formulasi
Bahan Penyalut. Penelitian ini merupakan penelitian yang didanai oleh Balai Besar
Pascapanen melalui proyek atas nama Hoerudin, SP, MfoodST, Ph.D.
Penulis menyadari bahwa kelancaran selama penyusunan karya ilmiah ini
tidak lepas dari kontribusi beberapa pihak. Ucapan terima kasih terutama ditujukan
kepada Drs. Edy Djauhari PK, M.Si dan Hoerudin, SP, MFoodST, Ph.D selaku
dosen pembimbing yang telah membimbing serta memberi saran dan kritik yang
membangun. Ucapan terima kasih juga penulis sampaikan kepada Pak Triyono, Pak
Afdan, Pak Yudiono, Pak Danu, Ibu Endang, Ibu Dini, Ibu Yuni, Ibu Wida, Mbak
Dwi, dan Mbak Citra di Laboratorium penelitian Balai Besar Pascapanen, Bogor.
Penulis juga mengucapkan terima kasih kepada Mamah, Papah, Adik Monica, Dhea,
Utari, Dani Kunti, dan seluruh rekan-rekan Biokimia angkatan 47 serta staf tata
usaha maupun staf pengajar Departemen Biokimia yang telah memberikan
dukungannya selama ini.
Semoga tulisan ini bermanfaat dalam bidang ilmu pengetahuan khususnya
biokimia serta memberikan kemaslahatan bagi masyarakat.
Bogor, Februari 2015
Denny Yoga Pratama
ix
DAFTAR ISI
DAFTAR TABEL
DAFTAR LAMPIRAN
PENDAHULUAN
METODE
Bahan dan Alat
Prosedur Analisis Data
HASIL
Zat Besi Hasil Mikroenkapsulasi
Karakter Mikroenkapsulat Zat Besi
PEMBAHASAN
Zat Besi Hasil Mikroenkapsulasi
Karakter Mikroenkapsulat Zat Besi
Viskositas Suspensi Enkapsulat
Kadar Air Mikroenkapsulat Zat Besi
Rendemen Mikroenkapsulat
Ukuran Partikel Suspensi dan Mikroenkapsulat Zat Besi
Kadar zat besi Mikroekapsulat Zat Besi
Bioaksesibilitas Mikroenkapsulat Zat Besi
SIMPULAN DAN SARAN
Simpulan
Saran
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
RIWAYAT HIDUP
x
x
1
2
2
3
5
5
6
10
10
11
11
13
12
13
14
15
17
17
18
19
24
43
x
DAFTAR GAMBAR
1
2
3
4
Enkapsulasi zat besi dengan Maltodekstrin:Gum Arab
Enkapsulasi zat besi dengan Maltodekstrin:Whey protein
Enkapsulasi zat besi dengan Gum Arab:Whey protein
Skema representasi dari model pencernan in vitro
5
5
5
17
DAFTAR TABEL
1
2
3
4
5
6
7
Viskositas suspensi enkapsulat
Kadar air mikroenkapsulat zat besi
Rendemen mikroenkapsulat hasil spray drying
Karakterisasi partikel mikroenkapsulat zat besi sebelum spray drying
Karakterisasi partikel mikroenkapsulat zat besi setelah spray drying
Perolehan kembali zat besi berdasarkan pengujian dengan AAS
Bioaksesibilitas zat besi
6
7
8
8
9
10
10
DAFTAR LAMPIRAN
1 Tahapan umum penelitian
2 Proses pembuatan mikroenkapsulasi
3 Tahapan uji bioaksesibilitas
4 Kadar air mikroenkapsulat zat besi
5 Kadar air bahan enkapsulat dan zat besi
6 Total kandungan Fe sebelum spray drying
7 Total kandungan Fe setelah spray drying
8 Perolehan kembali (recovery) mikroenkapsulat zat besi
9 Uji bioaksesabilitas pada supernatan
10 Distribusi ukuran partikel enkapsulat sebelum spray drying
11 Distribusi ukuran partikel mikroenkapsulat setelah spray drying
12 Uji statistik viskositas suspensi enkapsulat
13 Uji statistik rendemen mikroenkapsulat zat besi
14 Uji statistik kadar air produk mikroenkapsulat zat besi
15 Uji statistik perolehan kembali (recovery) mikroenkapsulat zat besi
16 Uji statistik bioaksesibilitas
17 Uji kolerasi perolehan kembali (recovery) zat besi dengan viskositas
dan Rendemen
25
26
27
28
29
30
31
33
34
37
38
40
40
41
42
43
43
1
PENDAHULUAN
Zat besi (Fe) merupakan mikroelemen yang esensial bagi tubuh, zat ini
terutama diperlukan dalam hematopoiesis (pembentukan darah) yaitu dalam sintesis
hemoglobin (Hb) (Harianti 2009). Menurut Sudoyo (2006), jika tubuh
membutuhkan zat besi dalam jumlah yang lebih banyak seperti pada bayi, anak, dan
remaja untuk pertumbuhan sedangkan pemasukan (intake) tetap, akan
menyebabkan besi cadangan dalam tubuh berkurang dan bahkan habis.
Ketersediaan zat besi di dalam tubuh banyak dipengaruhi oleh faktor interaksi zat
besi dengan senyawa lainnya yang terdapat dalam makanan maupun dalam proses
pencernaan, sehingga dapat menyebabkan penurunan bioavailabilitasnya (Kustiyah
et al. 2011). Zat besi memiliki beberapa sifat kimiawi yang berpengaruh terhadap
ketersediannya, sebagai berikut: (1) senyawa besi (II) mudah dioksidasi menjadi
besi (III) oksida yang berwarna kuning, hijau atau hitam; (2) senyawa besi dapat
bereaksi dengan senyawa fenol seperti tanin dan propil galat membentuk kompleks
Fe-tanat yang sangat tidak larut dan warna biru kehitam-hitaman; (3) senyawa besi
dapat bereaksi dengan senyawa belerang membentuk warna hitam; (4) senyawa besi
dapat meningkatkan aktifitas enzim oksidatif dan mengkatalis reaksi oksidatif yang
akan menyebabkan perubahan warna, aroma, dan rasa; (5) senyawa besi dapat
berubah menjadi kompleks yang tidak larut air jika bereaksi dengan beberapa
senyawa, misalnya fitat endogen pada serealia (di- dan tetra- feri) dan kandungan
fosfofitin pada kuning telur (Palupi 1995).
Teknologi mikroenkapsulasi zat besi banyak dikembangkan dan cukup
efektif dalam mengurangi kecenderungan adanya reaksi zat besi dengan senyawa
kimia dalam makanan maupun pada saat pencernaan biologis manusia (Purnamasari
2009). Selain melindungi zat aktif, proses ini juga bermanfaat untuk menutupi rasa,
aroma ataupun yang tidak diinginkan dari bahan aktif. Mikroenkapsulasi dengan
spray drying dikenal mudah dan sederhana untuk diterapkan pada proses
enkapsulasi dengan bahan cair (Desai dan Park 2005). Kestabilan dari bahan yang
mudah menguap, sensitif terhadap cahaya, oksidasi atau panas dapat dipertahankan
(Rosanna 2009). Selain itu, produk yang dihasilkan memiliki kemurnian yang
tinggi, ukuran partikel konsisten, dan bahan inti tersebar secara merata di bagian
dinding (Gouin 2004).
Pemilihan bahan penyalut perlu diperhatikan karena akan mempengaruhi
stabilitas emulsi atau suspensi sebelum pengeringan, daya alir, stabilitas fisik, dan
daya simpan setelah pengapsulan (Kembaren 2012). Gum arab, maltodekstrin, dan
whey protein merupakan penyalut yang sering digunakan. Maltodekstrin memiliki
kemampuan penyalutan (coating) yang baik dalam membentuk emulsi atau
suspensi dan viskositasnya yang rendah (Laohasongkram et al. 2011). Selain itu
maltodekstrin banyak digunakan karena ketersediaan yang banyak, mudah dalam
penanganan proses, dapat mengalami dispersi yang cepat, kelarutan yang tinggi,
mampu menghambat kristalisasi, dan memiliki daya ikat kuat (Moore et al. 2005).
Gharsallaoul et al. (2007) menambahkan bahwa maltodekstrin mempunyai
kemampuan yang baik dalam menghambat reaksi oksidasi sehingga memiliki umur
simpan yang lebih baik daripada menggunakan gum arab. Gum arab merupakan
bahan kombinasi yang efektif dalam melindungi bahan aktif, namun penggunaan
gum arab dinilai mahal dan persediaan terbatas. Oleh karena itu diperlukan adanya
bahan penyalut pengganti atau bahan pendamping gum arab yang dapat digunakan
2
sebagai campuran bahan penyalut yang lebih efektif (Purnomo et al. 2014). Whey
protein diketahui dapat dimanfaatkan sebagai bahan pegemulsi. Penelitian Helena
et al. (2009), menyebutkan bahwa maltodekstrin yang dikombinasikan dengan whey
protein memiliki stabilitas emulsi yang lebih tinggi dibandingkan dengan
maltodekstrin yang dikombinasikan dengan jenis pati lainnya. Berdasarkan uraian
tersebut maka perlu dilakukan kombinasi rasio dari bahan penyalut meliputi gum
arab, maltodekstrin, dan whey protein.
Reaksi biologis mikroenkapsulasi zat besi sangat penting untuk mengetahui
nilai ketersediaannya dalam pencernaan. Ketersediaan tersebut dapat diketahui dari
proses bioaksesibilitas pada pencernaan. Bioaksesibilitas diartikan sebagai jumlah
zat gizi yang tersedia untuk diserap oleh usus setelah terlepas dari matriks pada
proses pencernaan (Cilla et al. 2009). Bioaksesibilitas dapat memperlihatkan
pengaruh dari faktor promotor dan inhibitor terhadap efisiensi zat gizi tersebut
(Perales et al. 2007). Penelitian bioaksesibilitas zat besi secara in vitro baru-baru
ini telah menjadi perhatian peneliti dunia. Salah satunya dengan melihat
bioaksesibilitas dari fortifikasi zat besi pada matriks pangan, seperti jus dan sereal
(Perales et al 2007). Fortifikasi dilakukan tanpa adanya enkapsulasi terhadap
mineral zat besi yang difortififikasi tersebut.
Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mempelajari karakteristik
mikroenkapsulat zat besi dari berbagai bahan serta rasio yang berbeda dan
memperoleh nilai bioaksesibilitas zat besi. Hipotesis dari penelitian ini yaitu
perbedaan komposisi bahan enkapsulat zat besi dengan teknologi mikroenkapsulasi
berpengaruh terhadap kadar senyawa zat besi yang mampu terenkapsulasi dan
mampu melindungi zat besi dari reaksi kompleks yang terjadi di pencernaan secara
in vitro. Manfaat dari penelitian ini adalah diperoleh efisiensi ketersediaan zat besi
yang telah terenkapsulasi sehingga dapat digunakan dalam berbagai bidang, salah
satunya dalam bidang fortifikasi pangan dari industri pengolahan pangan dalam
menangani permasalahan defisiensi ketersediaan zat besi akibat adanya interaksi
dengan faktor-faktor penghambat.
METODE
Bahan dan Alat
Bahan-bahan yang digunakan adalah FeSO4.7H2O, maltodekstrin, gum arab
(SIGMA), whey protein (SIGMA), asam nitrat 65% , α-amilase 3% (SIGMA),
pepsin (porcine: cat. no. P-7000), pankreatin (porcine: cat. no. P-1750), ekstrak
empedu (porcine: cat. no. B-8631), HCl 6M, , ultra pure water / akuabides (mili
pore water system), NaHCO3 1 M, NaOH 0.5 M, HNO3 0.1 M, akuades. Adapun
alat-alat yang digunakan adalah pH meter, micro centrifuge TOMY TX-160,
inkubator bergoyang (shaker incubator), muffle furnanance (550ºC), magnetic
stirer AM4, oven ZRD-5055, kertas saring Whatman 42, viskometer Brookfield,
spray dryer, ultraturrax homogeniser, ruang pendingin, , laboratory fume hood
EFA-4UDRVW-8 ISO 9001, AAS (Atomic Absorption Spectrophotometer)
Shimadzu AA-7000, masterisizer 3000, alat-alat gelas, neraca analitik Precisa XT
220A Swiss, pipet mikro, Eppendorf.
3
Prosedur Analisis Data
Mikroenkapsulasi Mineral Besi (Hoerudin et al. 2013)
Enkapsulasi mineral besi dilakukan dengan menggunakan tiga variasi bahan
penyalut, yaitu maltodekstrin-gum arab, maltodekstrin-whey protein, dan gum arabwhey protein dengan variasi rasio pada setiap campuran variasi bahan penyalut
60:40, 70:30, dan 80:20. Komposisi setiap suspensi enkapsulasi yang digunakan
ialah total padatan 20% dan 5% mineral besi (ferrous sulphate heptahidrat)
terhadap penyalut dalam 240 mL akuades. Komposisi tersebut diaduk
menggunakan magnetic stirrer sampai homogen dan dilanjutkan dengan
homogenisasi menggunakan ultraturrax 11.000 rpm selama 5 menit. Kemudian
nilai viskositas sampel dilihat menggunakan viskometer brookfield. Sebanyak 50
mL suspensi dipisahkan untuk dianalisis tanpa menggunakan spray drying.
Campuran yang tersisa dikeringkan dengan menggunakan spray drying pada suhu
170ºC dan laju alir ±20 mL/menit. Sampel kering yang dihasilkan diinkubasi pada
suhu ±4ºC untuk kemudian dilakukan analisis karakterisasi dan kadar ketersediaan
mineralnya.
Karakterisasi Mikroenkapsulasi Mineral Besi
Penetapan kadar air metode oven (AOAC 2006). Cawan porselen
dikeringkan di dalam oven bersuhu 105ºC selama 1 jam, kemudian didinginkan
dalam eksikator selama 15 menit. Cawan porselen ditimbang untuk menentukan
bobot kosongnya. Cawan kosong ditimbang dan dicatat bobotnya. Sampel
ditimbang sebanyak ±2 gram dimasukkan ke dalam cawan kemudian dicatat
bobotnya, dikeringkan dalam oven pada suhu 105°C selama 5 jam setelah itu
didinginkan dalam eksikator. Cawan porselen ditimbang kembali.
Penentuan rendemen basis basah. Rendemen basis basah
mikroenkapsulasi dihitung dengan membandingkan total sampel yang dihasilkan
dari hasil mikroenkapsulasi dengan bobot awal padatan yang terkandung dalam
suspensi.
% Rendemen basis basah =
y
x 100%
w
Penentuan rendemen basis kering. Rendemen basis kering produk
mikroenkapsulasi dihitung berdasarkan adanya pengaruh nilai kadar air dari sampel
dan bahan dasar pembuatan mikrokapsul. Nilai rendemen dihitung dengan
membandingkan bobot kering sampel yang dihasilkan dengan total bobot kering
bahan dasar.
% Rendemen basis basah =
y
x 100%
Penentuan viskositas. Sebanyak ±200 mL suspensi dimasukan ke dalam
gelas takar, setelah alat dinyalakan, dilakukan pengaturan autozero pada alat.
Spindle nomor 2 dipasangkan, lalu kecepatan diatur menjadi 100 rpm. Viskositas
akan terbaca pada alat. Setelah pembacaan pada alat stabil, nilai viskositas dicatat.
Penentuan ukuran partikel dengan Masterisizer 3000. Analisis ukuran
partikel dilakukan pada sampel sebelum dan sesudah spray drying. Sampel sebelum
4
spray drying menggunakan masterisizer 3000 hydro sample dispersion yang telah
terhubung dengan software pada komputer. Sebanyak 500 mL air dimasukan ke
dalam gelas piala. Lalu sampel dimasukkan sebanyak 1-5 tetes dengan pipet tetes
ke dalam gelas piala yang sudah terisi air, kemudian data akan ditampilkan pada
aplikasi yang telah terpasang pada komputer. Pada sampel sesudah spray drying
digunakan masterisizer 3000 aero dry sample dispersion yang telah terhubung
dengan software pada komputer. Sampel diteteskan sedikit demi sedikit, kemudian
data akan ditampilkan pada aplikasi yang telah terpasang pada komputer.
Penentuan kadar Zat Besi dengan Atomic Absorption Spectrophotometer
(AOAC 2012)
Preparasi Atomic Absorption Spectrophotometer (AAS) terdiri atas dua
tahap, yaitu pengabuan dan destruksi. Sampel dengan dua kali ulangan ditimbang
±2 g. Selanjutnya, diabukan dalam tanur selama 8 jam pada suhu 550ºC. Setelah
tahap pengabuan maka dilanjutkan dengan tahap destruksi. Sampel ditambahkan
HCl 6 M sebanyak 5 mL, kemudian dipanaskan di atas hot plate sampai diperoleh
residu sisa ±1 mL. Sampel ditambahkan dengan HNO3 0.1 M sebanyak 15 mL
kemudian diamkan 1-2 jam. Selanjutnya dilakukan proses pengenceran ke dalam
labu takar 50 mL, kemudian diambil sebanyak 2 mL untuk diecerkan dalam labu
takar 100 mL. Absorbansi diukur dengan AAS pada panjang gelombang 248.3 nm.
Uji In Vitro Bioaksesibilitas Zat Besi (Cagnasso et al. 2013)
Setelah mendapatkan nilai perolehan kembali zat besi terpilih dari masingmasing proporsi bahan enkapsulat, selanjutnya dilakukan uji bioaksesibilitas untuk
mendapatkan nilai ketersediaan zat besi pada tahap pencernaan sebelum diabsorpsi
oleh tubuh secara in vitro. Sampel sebanyak 4 gram dicampurkan dengan 1 mL αamilase 3% (SIGMA) dan 14 mL akuabides dalam labu Erlenmeyer 100 mL.
Campuran diinkubasi selama 30 menit, suhu 37ºC pada pada shaker incubator 100
rpm. Tahap berikutnya yaitu penambahan HCl 6 M untuk menepatkan pH 2.0.
Kondisi pH dilakukan pengecekan selama 15 menit. Selanjutnya larutan
ditambahkan pepsin 0.32 mL lalu bobot ditepatkan menjadi 25 gram dengan
penambahan akuabides. Inkubasi dilakukan pada shaker incubator 100 rpm selama
2 jam dengan suhu 37ºC. Penghentian proses pencernaan lambung dilakukan
dengan mengkondisikan pada penangas es selama 10 menit. Selanjutnya dilakukan
pengaturan pH menjadi pH 6.5 dengan ditambahkan NaHCO3 1 M. Selain itu pada
Erlenmeyer terpisah, sebanyak 5 mL bile extract 4 g/L dicampurkan dengan sampel
setelah pengaturan pH, kemudian diinkubasi pada shaker incubator 100 rpm selama
2 jam dengan suhu 37ºC. Penghentian proses pencernaan usus dilakukan dengan
mengkondisikan pada penangas es selama 10 menit. Selanjutnya pH diatur menjadi
7.2 dengan menambahkan NaOH 0.5 M. Kemudian sampel dipindahkan ke tabung
Eppendorf untuk disentrifus pada 3500 rpm selama 15 menit dengan suhu 4ºC.
Selanjutya dilakukan pengujian kadar zat besi pada supernatan dengan metode
Atomic Absorption Spectrophotometer.
Analisis data
Analisis statistik terhadap kadar air, viskositas, recovery Fe, dan
bioaksesibilitas menggunakan rancangan acak lengkap serta analisis kolerasi
recovery Fe dengan vikositas dan rendemen, yaitu dengan uji analysis of varian
5
(ANOVA) pada tingkat kepercayaan 95% dan taraf α=0.05. Data dianalisis dengan
program perangkat lunak Statistical Programme for Social Science (SPSS) 18.0.
HASIL
Zat Besi Hasil Mikroenkapsulasi
Hasil mikroenkapsulasi zat besi menggunakan spray dryer dari variasi
campuran bahan dan rasio enkapsulat maltodekstrin-gum arab, maltodekstrin-whey
protein, dan gum arab-whey protein disajikan pada Gambar 1, Gambar 2, dan
Gambar 3. Pengamatan secara fisik dapat dilihat dari perbedaan warna yang
dihasilkan dan bentuk serbuk dari masing-masing komposisi bahan penyalut.
Maltodekstrin-gum arab yang memiliki warna dasar putih menghasilkan produk
berwarna putih dan tidak terpengaruh oleh bahan inti yang berwarna coklat.
Perubahan warna menjadi kecoklatan terjadi ketika digunakannya whey protein
sebagai bahan penyalut karena warna kecoklatan yang dimiliki bahan dasar whey
protein. Secara pengamatan fisik, peningkatan rasio tidak terlalu berpengaruh
terhadap perubahan warna. Perbedaan bentuk serbuk terlihat pada hasil enkapsulasi
dengan bahan penyalut gum arab-whey protein dengan rasio 60:40 (Gambar 3).
Partikel gum arab-whey protein pada rasio 60:40 berbentuk lebih menggumpal
dibandingkan dengan rasio lainnya dan bahan penyalut lainnya.
a
b
c
Gambar 1 Enkapsulasi zat besi dengan Maltodekstrin:Gum Arab.
Keterangan: a) Rasio 60:40 ; b) Rasio 70:30 ; c) Rasio 80:20.
a
b
c
Gambar 2 Enkapsulasi zat besi dengan Maltodekstrin:Whey protein.
Keterangan: a) Rasio 60:40 ; b) Rasio 70:30 ; c) Rasio 80:20.
a
b
c
Gambar 3 Enkapsulasi zat besi dengan Gum arab:Whey protein.
Keterangan: a) Rasio 60:40 ; b) Rasio 70:30 ; c) Rasio 80:20.
6
Karakter Mikroenkapsulat Zat Besi
Viskositas Suspensi Enkapsulat
Nilai viskositas dipengaruhi oleh bahan dasar serta komposisi dari masingmasing enkapsulat. Pengaruh bahan dasar serta komposisi rasio bahan enkapsulat
disajikan pada Tabel 1. Hasil analisis statistik menujukkan bahwa ketiga variasi
bahan penyalut pada setiap rasio memiliki perbedaan nyata (p