EKSTRAKSI ANTOSIANIN DARI LIMBAH KULIT UBI JALAR UNGU (Ipomoea batatas L.) METODE MICROWAVE ASSISTED EXTRACTION

(Kajian Waktu Ekstraksi dan Rasio Bahan:Pelarut)

EXTRACTION OF ANTHOCYANIN FROM PURPLE SWEET POTATO PEEL WASTE (Ipomoea batatas L.) WITH MICROWAVE ASSISTED EXTRACTION

(Study Of Extraction Time and Solid:Liquid Ratio)

Luqman Agung W1, Yunianta2 1Alumni Jurusan Teknologi Hasil Pertanian, FTP - Universitas Brawijaya, Malang

2Staf Pengajar Jurusan Teknologi Hasil Pertanian, FTP - Universitas Brawijaya, Malang

ABSTRAK

Ubi jalar ungu merupakan salah satu komoditas yang cukup melimpah di Indonesia dengan produktivitas mencapai 1,9 juta ton per tahun. Tumbuhnya sentra-sentra industri pengolahan ubi jalar ungu menghasilkan limbah proses produksi, salah satunya adalah kulit hasil pengupasan. Di sisi lain, limbah kulit ubi jalar ini masih mengandung sejumlah komponen bioaktif yang potensial, salah satunya berupa senyawa pigmen antosianin. Ekstraksi konvensional untuk mengambil senyawa antosianin umumnya memakan waktu lama dan melibatkan proses termal yang dapat merusak antosianin. Untuk itu diperlukan teknik ekstraksi yang lebih efisien dalam mengekstrak antosianin, salah satunya dengan MAE (Microwave Assisted Extraction). Penelitian ini disusun menggunakan Rancangan Acak Kelompok dengan 2 perlakuan yaitu waktu ekstraksi yang terdiri atas 3 level (180,240,300 detik) dan rasio bahan : pelarut yang terdiri atas 3 level (1:10, 1:15, 1:20 b/v). Hasil penelitian menunjukkan bahwa perlakuan terbaik diperoleh dari waktu ekstraksi selama 300 detik dan rasio bahan:pelarut 1:20 (b/v), dengan kadar antosianin 729,74 mg/100 g, aktivitas antioksidan IC50 66,80 ppm, kadar total fenol 5134,92 ppm GAE, pH 3,04, rendemen 27,79%, tingkat kecerahan (L) 19,6, tingkat kemerahan (a*) 13,3, dan tingkat kekuningan (b*) 7,7. Perbandingan dengan ekstraksi konvensional dengan pelarut menujukkan ekstraksi dengan MAE menghasilkan nilai yang lebih baik pada semua parameter yang diuji. Kata Kunci : Kulit ubi jalar ungu, Antosianin, MAE

SUMMARY

Purple sweet potato is one of the commodities that are quite abundant in Indonesia with the productivity reached 1.9 million tons per year. The growth of industrial centers for processing of purple sweet potato produce waste of production process, one them is a peel. On the other hand, peel waste of purple sweet potato still contains a number of bioactive components, one of them is anthocyanin pigment. Conventional extraction of anthocyanin generally take a long time and involve thermal processes that can damage the anthocyanin. It is necessary to find a more efficient extraction techniques to extract anthocyanin, one of them are with MAE (Microwave Assisted Extraction). The research was carried out using Randomized Block Design with 2 treatment namely extraction time which is made up of three levels (180,240,300 seconds) and the ratio of solid:liquid which is made up of three levels (1:10, 1:15, 1:20 w/v). Result showed that the best treatment is obtained from the extraction time for 300 seconds and the ratio of solid:liquid 1:20(w/v), with the levels of anthocyanin reach 729,74 mg/100 g, antioxidant activity IC50 66,80 ppm, total phenols 5134,92 ppm GAE, pH 3.04, yield 27,79%, the

level of brightness (L) 19.6, the degree of redness (a*) 13.3, and yellowish level 7.7 (b*). Comparison with conventional extraction with solvent extraction shows that MAE show better grades on all parameters tested. Keywords : Purple sweet potato peel, Anthocyanin, MAE PENDAHULUAN Indonesia merupakan negara agraris yang berpotensi memproduksi tanaman umbi-umbian termasuk ubi jalar. Produktivitas ubi jalar di Indonesia mencapai 1,9 juta ton per tahun (BPS,2009). Di Indonesia, 89% produksi ubi jalar digunakan sebagai bahan pangan dengan tingkat konsumsi 7,9 kg/kapita/tahun, sedangkan sisanya dimanfaatkan untuk bahan baku industri, terutama saus, dan pakan ternak (BALITKABI,2008). Tumbuhnya sentra-sentra industri pengolahan ubi jalar ungu menghasilkan limbah proses produksi, salah satunya adalah kulit hasil pengupasan ubi jalar ungu. Di sisi lain, limbah kulit ubi jalar ini masih mengandung sejumlah komponen bioaktif yang potensial, salah satunya berupa senyawa pigmen antosianin. Antosianin merupakan jenis pigmen merah-ungu dari golongan flavonoid yang tersebar luas pada berbagai jenis tanaman (Castaneda-Ovando et.al.,2009) Intensitas warna ungu pada seluruh bagian umbi ubi jalar ungu menunjukkan akumulasi pigmen antosianin (Philpott et al., 2003; Terahara, et al., 2004). Beberapa penelitian menunjukkan bahwa kulit ubi jalar ungu memiliki kadar antosianin lebih tinggi dibanding daging umbinya (Cevallos-Cassals and Cisneros-Zevallos,2002; Steed and Truong,2008; Montilla et.al.,2011). MAE (Microwave Assisted Extraction) atau ekstraksi dengan bantuan gelombang mikro merupakan proses ekstraksi yang memanfaatkan energi yang ditimbulkan oleh gelombang mikro dengan frekuensi 0,3 300 GHz dalam bentuk radiasi non-ionisasi elektromagnetik (Delazar et al.,2012). MAE merupakan teknik ekstraksi relatif baru yang mengkombinasikan energi gelombang mikro dan teknik ekstraksi

konvensional dengan pelarut. Keuntungan MAE adalah aplikasinya yang luas dalam mengekstrak berbagai senyawa termasuk senyawa yang labil terhadap panas. MAE menawarkan laju ekstraksi yang lebih tinggi, konsumsi pelarut yang lebih rendah dan pengurangan waktu ekstraksi yang signifikan dibanding ekstraksi konvensional (Santos-Buelga et al.,2012). Tujuan penelitian ini adalah untuk mengetahui pengaruh waktu ekstraksi dan rasio bahan:pelarut dalam MAE terhadap karakteristik kimia dan fisik ekstrak antosianin dari limbah kulit ubi jalar ungu. METODOLOGI PENELITIAN Alat Alat-alat yang digunakan untuk ekstraksi antosianin meliputi : pengering kabinet, ayakan 60 mesh, blender (Cosmos), neraca analitik (Denver Instrument M-310), microwave oven (Samsung M745, 2450 MHz, max 800 Watt), sentrifuse (Universal PLC-012E), corong kaca, botol kaca, kertas saring, aluminium foil, dan berbagai macam glassware (gelas beaker, erlenmeyer, gelas ukur, labu ukur). Alat yang digunakan untuk analisa pada penelitian ini meliputi cawan petri, labu ukur, gelas ukur, pipet tetes, pipet ukur, gelas beaker, erlenmeyer, spatula, bola hisap, corong, tabung reaksi, oven (Memmert U.30), desikator, color reader (Minolta CR-100), spektrofotometer dan kuvet (Unico UV-2100), Vortex mixer (LW Scientific), sentrifuse (Universal PLC-012E), pH meter (Ezido). Bahan Bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah limbah kulit ubi jalar ungu yang diperoleh dari SPAT (Sentra

Pengembangan Argroindustri Terpadu), Lawang Jawa Timur. Bahan yang digunakan untuk ekstraksi antosianin adalah etanol dengan kemurnian teknis 96%, asam tartarat teknis yang diperoleh dari toko kimia Makmur Sejati Malang. Bahan kimia untuk Analisa menggunakan grade PA (Pro Analysis) meliputi HCL pekat, asam asetat, KCL, buffer pH 1, buffer pH 4,5,dan aquades yang diperoleh dari toko kimia Makmur Sejati Malang. DPPH (1,1-Diphenyl-2-picryl-hydrazyl) dan Na-Asetat diperoleh dari Laboratorium Biokimia dan Nutrisi Hasil Pertanian Fakultas Teknologi Hasil Pertanian Universitas Brawijaya Malang. Metode Penelitian Penelitian ini disusun menggunakan Rancangan Acak Kelompok dengan 2 faktor perlakuan yaitu waktu ekstraksi (W) yang terdiri atas 3 level dan faktor kedua yaitu rasio bahan : pelarut (R) yang terdiri atas 3 level. Masing-masing perlakuan diulang sebanyak 3 kali sehingga diperoleh 27 satuan percobaan. Faktor I (W) : Waktu ekstraksi W1 : 180 detik W2 : 240 detik W3 : 300 detik Faktor II (R) : Rasio Bahan : Pelarut (etanol 96% - asam tartarat 0,75%) (b/v) R1 : 1:10 (b/v) R2 : 1:15 (b/v) R3 : 1: 20 (b/v) Pelaksanaan Penelitian Pembuatan Bubuk Limbah Kulit Ubi Jalar Ungu (Modifikasi Huang et.al.,2010) Limbah kulit ubi jalar ungu yang baru didapat disortasi dan dicuci untuk menghilangkan bekas-bekas tanah kemudian ditiriskan. Selanjutnya, Limbah kulit kemudian dikeringkan dengan pengering kabinet suhu 50C selama 12 jam. Kulit yang telah kering kemudian diblender hingga halus dan diayak dengan ayakan 60 mesh. Bubuk kulit yang telah diayak disimpan dalam toples gelap untuk digunakan pada tahap selanjutnya.

Ekstraksi Antosianin dengan Metode MAE (Modifikasi Zou et.al.,2012) Bubuk kulit ditimbang sebanyak 10 gram, dimasukkan dalam erlenmeyer, kemudian ditambahkan pelarut etanol-asam tartarat 0,75% (b/v) dengan volume sesuai rancangan percobaan (1:10, 1:15, 1:20( b/v)). Erlenmeyer diletakkan di atas magnetic stirer selama 15 menit untuk memberi waktu penetrasi pelarut ke dalam bahan. Erlenmeyer kemudian dimasukkan dalam microwave oven dengan daya diatur 80 watt, waktu ekstraksi diatur sesuai rancangan percobaan (180,240,300 detik). Setelah proses ekstraksi selesai, sampel didinginkan pada suhu ruang, kemudian disentrifuse dengan kecepatan 4000 rpm selama 10 menit suhu 25C. Supernatan yang didapat dilewatkan pada kertas saring sehingga diperoleh filtrat antosianin bebas ampas. Filtrat dipekatkan dengan rotary vacuum evaporator suhu 40C, tekanan 200 mBar sehingga didapatkan konsentrat pekat antosianin. Konsentrat kemudian disimpan dalam botol gelap dan dihembus dengan nitrogen untuk mengusir oksigen dalam head space, botol ditutup dan disimpan dalam lemari pendingin suhu 4C sampai siap dianalisa. HASIL DAN PEMBAHASAN 1. Kadar Antosianin Ekstrak Antosianin Limbah Kulit Ubi Jalar Ungu Rerata kadar antosianin ekstrak antosianin limbah kulit ubi jalar ungu akibat perlakuan waktu ekstraksi dengan microwave dan rasio bahan : pelarut berkisar antara 521,84 729,74 mg/100 g.

Kadar antosianin ekstrak cenderung meningkat dengan semakin lamanya waktu ekstraksi dengam microwave. Hal ini disebabkan karena semakin lama waktu ekstraksi, semakin lama pula bahan akan terpapar radiasi gelombang mikro dari microwave oven, mengakibatkan pecahnya jaringan bahan sehingga mengeluarkan zat terlarut

(solute) ke dalam pelarut (solvent) (Navas et.al.,2012).

Gambar 1. Grafik Rerata Kadar Antosianin Ekstrak Antosianin Limbah Kulit Ubi Jalar Ungu Akibat Pengaruh Waktu Ekstraksi dan Rasio Bahan:Pelarut (b/v) Dari gambar 1 terlihat bahwa Mandal et.al.(2007) juga menjelaskan bahwa secara umum, semakin lama waktu ekstraksi, kuantitas bahan yang terekstrak juga akan semakin meningkat. Delazar et al.(2012) mengemukakan bahwa energi gelombang mikro menyebabkan pergerakan molekuler dengan cara migrasi ion dan rotasi dipol. Pergerakan yang sangat cepat ini menghasilkan friksi atau gesekan yang akhirnya mengasilkan energi panas dalam bahan sehingga dinding sel maupun jaringan bahan akan rusak, dan solute akhirnya dapat keluar. Rerata kadar antosianin berbanding lurus dengan rasio bahan:pelarut. Delazar et.al.(2012) menyatakan bahwa pelarut yang digunakan dalam MAE harus mempunyai volume yang cukup untuk merendam matriks bahan selama proses iradiasi gelombang mikro sehingga proses pengeluaran solute bisa berjalan lebih optimal. Diduga bahwa rasio bahan:pelarut yang digunakan dalam penelitian ini belum mencapai titik optimumnya ataupun titik jenuhnya , sehingga rasio bahan:pelarut 1:10 (b/v) sampai dengan 1:20 (b/v) masih memberikan efek kenaikan kadar antosianin ekstrak. Hasil ini serupa dengan laporan Yang and Zhai (2010) tentang ekstraksi antosianin dari tongkol jagung ungu dengan metode MAE,

dimana rasio bahan:pelarut 1:20 (b/v) menghasilkan kadar antosianin yang lebih tinggi dibanding rasio bahan:pelarut 1:10 (b/v). 2. Aktivitas Antioksidan Ekstrak Antosianin Limbah Kulit Ubi Jalar Ungu Rerata aktivitas antioksidan IC50 ekstrak antosianin limbah kulit ubi jalar ungu akibat perlakuan waktu ekstraksi dengan microwave dan rasio bahan : pelarut berkisar antara 82,88 66,80 ppm.

Gambar 2. Grafik Rerata Aktivitas Antioksidan Ekstrak Antosianin Limbah Kulit Ubi Jalar Ungu Akibat Pengaruh Waktu Ekstraksi Dan Rasio Bahan:Pelarut (b/v) Gambar 2 menunjukkan aktivitas antioksidan mengalami peningkatan seiring meningkatnya waktu ekstraksi dengan microwave. Nilai IC50 menunjukkan konsentrasi sampel yang diperlukan untuk menangkal 50% radikal bebas DPPH. Semakin rendah nilai IC50 suatu sampel menunjukkan semakin tingginya aktivitas antioksidan (Pourmorad et.al.,2006). Meningkatnya aktivitas antioksidan seiring meningkatnya waktu ekstraksi dikarenakan kadar antosianin yang terekstrak juga semakin banyak. Antosianin termasuk dalam golongan flavonoid yang dapat berperan sebagai antioksidan (Bueno et.al.,2012). Ketika waktu iradiasi gelombang mikro meningkat, bahan akan menyerap energi semakin banyak sehingga lebih banyak jaringan dan dinding sel bahan yang pecah, menyebabkan antosianin

semakin banyak keluar. Akibatnya aktivitas antioksidan akan semakin meningkat. Kahkonen and Heinonen (2003) juga melaporkan bahwa antosianin menunjukkan aktivitas penghambatan terhadap radikal bebas DPPH. Terjadi peningkatan aktivitas antioksidan ekstrak antosianin limbah kulit ubi jalar ungu dengan semakin meningkatnya jumlah pelarut yang digunakan sampai rasio bahan:pelarut 1:20 (b/v). Hal ini disebabkan karena semakin banyaknya antosianin yang terekstrak seperti telah dijelaskan sebelumnya. Diduga, jika rasio bahan:pelarut semakin tinggi, maka luas medan elektromagnetik akan semakin besar sehingga kontak antara matriks bahan dengan energi microwave akan semakin besar pula. Akhirnya kerusakan (disruption) pada material jaringan bahan akan semakin optimal. Namun perlu diperhatikan bahwa semakin besar volume pelarut yang digunakan akan membutuhkan energi dan waktu yang lebih banyak pula untuk memisahkan pelarut pada tahap purifikasi selanjutnya (Gao et.al.,2006). 3. Kadar Total Fenol Ekstrak Antosianin Limbah Kulit Ubi Jalar Ungu Rerata kadar total fenol ekstrak antosianin limbah kulit ubi jalar ungu akibat perlakuan waktu ekstraksi dengan microwave dan rasio bahan : pelarut berkisar antara 4785,71 5134,92 ppm GAE (Gallic Acid Equivalent).

Gambar 3 memperlihatkan bahwa kadar total fenol mengalami peningkatan dengan semakin lamanya waktu ekstraksi dengan microwave. Meningkatnya kadar total fenol dikarenakan semakin banyaknya antosianin yang terekstrak ketika semakin lama bahan diiradiasi dengan gelombang mikro. Antosianin merupakan grup besar dari metabolit sekunder tanaman yang termasuk golongan flavonoid dan merupakan turunan polifenol (Bueno et.al.,2012). Karena merupakan senyawa turunan polifenol,

maka antosianin akan terhitung saat analisa total fenol.

Gambar 3. Grafik Rerata Kadar Total Fenol Ekstrak Antosianin Limbah Kulit Ubi Jalar Ungu Akibat Pengaruh Waktu Ekstraksi dan Rasio Bahan:Pelarut (b/v) Sariburun et.al.(2010) menyebutkan bahwa kadar antosianin berkorelasi dengan kadar total fenol pada ekstrak blackberry dan raspberry. Tingginya kadar total fenol diduga karena waktu iradiasi yang lebih lama menyebabkan efek rotasi dipol yang terjadi akan lebih optimal. Efek ini menyebabkan temperatur pelarut naik secara cepat dan tiba-tiba yang menaikkan kelarutan senyawa target. Pemanasan pelarut oleh gelombang mikro terjadi ketika molekul dari pelarut yang bersifat polar tidak bisa menyesuaikan diri dengan medan listrik berfrekuensi tinggi yang dihasilkan gelombang mikro. Hal ini menyebabkan molekul pelarut mendisipasi energi yang diserapnya dalam bentuk panas. Panas yang naik secara drastis menyebabkan kerusakan sel (cell rupture) sehingga senyawa target dapat keluar sel menuju solvent di sekitarnya (Hayat et.al.,2009). Kadar total fenol ekstrak antosianin limbah kulit ubi jalar ungu berbanding lurus dengan rasio bahan:pelarut. Hal ini disebabkan karena saat rasio bahan:pelarut semakin tinggi, kelarutan senyawa target akan semakin besar sehingga menyebabkan yield ekstraksi semakin besar, dalam hal ini kadar total fenol (Zhang et.al.,2011). Gao

et.al.(2006) menduga bahwa fenomena tingginya kadar fenol seiring meningkatnya rasio bahan:pelarut disebabkan karena semakin banyak pelarut akan meningkatkan tingkat penyerapan energi gelombang mikro oleh bahan sampai volume tertentu, sehingga kerusakan jaringan bahan akan semakin optimal dan akhirnya mengeluarkan senyawa fenol lebih banyak. 4. pH Ekstrak Antosianin Limbah Kulit Ubi Jalar Ungu Rerata pH ekstrak antosianin limbah kulit ubi jalar ungu akibat perlakuan waktu ekstraksi dengan microwave dan rasio bahan : pelarut berkisar antara 3,04 3,73.

Gambar 4. Grafik Rerata pH Ekstrak Antosianin Limbah Kulit Ubi Jalar Ungu Akibat Pengaruh Waktu Ekstraksi Dan Rasio Bahan:Pelarut (b/v) Gambar 4 menunjukkan nilai pH mengalami penurunan seiring meningkatnya waktu ekstraksi dengan microwave. Routray and Orsat (2012) menyebutkan bahwa pH merupakan salah satu faktor penting yang dapat mempengaruhi efisiensi suatu proses ekstraksi dengan MAE. Semakin turunnya nilai pH dengan semakin lamanya waktu ekstraksi dengan microwave diduga berhubungan dengan energi gelombang mikro yang dapat meningkatkan ionisasi asam di dalam pelarut. Li et al. (2012) menduga bahwa energi gelombang mikro menyebabkan asam yang digunakan dalam proses ekstraksi meng-ion lebih kuat. Akibatnya

lebih banyak ion H+ (proton) yang dilepaskan, dan energi gelombang mikro membuat ion-ion polar ini bergerak bebas dalam larutan. Semakin banyak ion H+ berarti akan menurunkan nilai pH menjadi semakin kecil. Walaupun jumlah asam dalam tiap perbandingan pelarut dibuat sama (0,75% dari total volume pelarut), tendensi asam untuk melepaskan ion H+ diduga bertambah seiring meningkatnya waktu ekstraksi. pH yang rendah ini bagus untuk kondisi ekstraksi antosianin, dimana antosianin lebih stabil pada pH asam (Castaneda-Ovando et al.,2009). Semakin tinggi rasio bahan:pelarut, maka nilai pH cenderung semakin turun. Volume pelarut yang semakin besar diduga akan menaikkan kelarutan asam yang digunakan untuk proses ekstraksi, sehingga tingkat ionisasi juga akan semakin bertambah. Jika kelarutan asam semakin baik, maka kecenderungan untuk melepas proton (ion H+) juga semakin besar. Energi gelombang mikro akan menambah daya ionisasi asam yang digunakan, sehingga lebih banyak ion H+ yang terlepas ke dalam larutan (Li et.al.,2012). Akibatnya pH ekstrak menjadi turun. 5. Rendemen Ekstrak Antosianin Limbah Kulit Ubi Jalar Ungu Rerata rendemen ekstrak antosianin limbah kulit ubi jalar ungu akibat perlakuan waktu ekstraksi dengan microwave dan rasio bahan : pelarut berkisar antara 12,38 27,79 %.

Dari gambar 5 terlihat rendemen mengalami peningkatan dengan meningkatnya waktu ekstraksi dengan microwave. Mandal et.al.(2007) menyebutkan bahwa secara umum, semakin lama waktu ekstraksi pada MAE, kuantitas bahan yang terekstrak juga akan semakin meningkat. Hal yang sama juga dijelaskan oleh Routray and Orsat (2012) yang menyebutkan pada umumnya rendemen hasil ekstraksi berbanding lurus dengan waktu iradiasi dengan gelombang mikro sampai taraf tertentu. Fenomena ini terjadi karena difusi senyawa terget dari matriks bahan

ke dalam pelarut akan meningkat dengan semakin lamanya waktu ekstraksi hingga level tertentu (Krishnaswamy et al.,2012).

Gambar 5. Grafik Rerata Rendemen Ekstrak Antosianin Limbah Kulit Ubi Jalar Ungu Akibat Pengaruh Waktu Ekstraksi dan Rasio Bahan:Pelarut (b/v) Semakin lama waktu paparan gelombang mikro, maka semakin banyak pula energi yang terserap oleh bahan, akibatnya perusakan sel matriks bahan juga semakin meningkat sehingga solute lebih banyak keluar (Delazar et.al.,2012). Semakin tinggi rasio bahan:pelarut, maka rendemen cenderung semakin meningkat. Hal ini diduga karena semakin besar volume pelarut yang digunakan, maka pengeluaran senyawa target (solute) ke dalam pelarut (solvent) dapat berjalan lebih optimal dan kemungkinan pelarut mengalami kejenuhan juga bisa dihindari. Delazar et.al.(2012) menjelaskan bahwa pelarut yang digunakan dalam MAE harus mempunyai volume yang cukup untuk merendam matriks bahan selama proses iradiasi gelombang mikro sehingga proses pengeluaran solute bisa berjalan lebih optimal. Hasil penelitian Yang and Zhai (2010) juga menyebutkann hal yang serupa, dimana tongkol jagung ungu yang diekstrak dengan metode MAE, menghasilkan rendemen antosianin yang lebih besar pada perlakuan rasio bahan:pelarut 1:20 (b/v) dibanding rasio bahan:pelarut 1:10 (b/v).

6. Tingkat Kecerahan (L) Ekstrak Antosianin Limbah Kulit Ubi Jalar Ungu Rerata tingkat kecerahan (L) ekstrak antosianin limbah kulit ubi jalar ungu akibat pengaruh waktu ekstraksi dan rasio bahan:pelarut berkisar antara 19,6 sampai dengan 21,5.

Gambar 6. Grafik Rerata Tingkat Kecerahan (L) Ekstrak Antosianin Limbah Kulit Ubi Jalar Ungu Akibat Pengaruh Waktu Ekstraksi dan Rasio Bahan:Pelarut (b/v) Gambar 6 memperlihatkan bahwa semakin lama waktu ekstraksi, maka tingkat kecerahan ekstrak antosianin cenderung turun. disebabkan karena jumlah antosianin yang terekstrak juga semakin banyak. Semakin banyak antosianin yang terekstrak menyebabkan warna ekstrak semakin gelap, sehingga nilai kecerahan menjadi turun. Bueno et.al.(2012) menyebutkan bahwa warna antosianin sangat dipengaruhi oleh konsentrasi dan jenis antosianin. Lebih lanjut, Cavalcanti et al.(2011) menjelaskan bahwa bertambahnya konsentrasi antosianin dalam ekstrak menyebabkan stabilitas antosianin bertambah sehingga warna menjadi lebih pekat dan gelap. Semakin tinggi rasio bahan:pelarut menyebabkan rerata tingkat kecerahan menurun. Sama seperti pengaruh waktu ekstraksi, menurunnya tingkat kecerahan pada rasio bahan:pelarut yang semakin tinggi disebabkan oleh bertambahnya konsentrasi antosianin yang terekstrak seiring volume pelarut yang semakin besar. Yang and Zhai (2010) menemukan bahwa semakin rendah

konsentrasi antosianin, maka nilai L akan semakin tinggi begitu pula sebaliknya. Gonnet (1998) juga mengemukakan hal yang sama, dimana semakin tinggi konsentrasi pigmen, menyebabkan turunnya tingkat kecerahan dan warna akan menjadi lebih gelap. Fenomena ini diduga berkaitan dengan semakin banyak gugus chromophore. Gugus chromophore adalah gugus pembawa warna pada suatu pigmen (Delgado-Vargas et.al.,2000), dimana semakin tinggi konsentrasi pigmen maka jumlah gugus chromophore akan semakin banyak yang menyebabkan warna menjadi lebih gelap. 7. Tingkat Kemerahan (a*) ekstrak Antosianin Limbah Kulit Ubi Jalar Ungu Rerata tingkat kemerahan (a*) ekstrak antosianin limbah kulit ubi jalar ungu akibat pengaruh waktu ekstraksi dan rasio bahan:pelarut berkisar antara 7,9 sampai dengan 13,3.

Gambar 7. Grafik Rerata Tingkat Kemerahan (a*) Ekstrak Antosianin Limbah Kulit Ubi Jalar Ungu Akibat Pengaruh Waktu Ekstraksi dan Rasio Bahan:Pelarut (b/v) Gambar 7 menunjukkan tingkat kemerahan (a*) ekstrak antosianin limbah kulit ubi jalar ungu cenderung naik dengan meningkatnya waktu ekstraksi. Hal ini disebabkan karena semakin lama waktu ekstraksi dengan microwave, maka jumlah antosianin yang terekstrak juga semakin banyak seperti telah dijelaskan sebelumnya. Gonnet (1998) menjelaskan bahwa semakin tinggi konsentrasi pigmen antosianin menyebabkan meningkatnya chroma,

dimana dipengaruhi oleh tingkat kemerahan ekstrak yang semakin tinggi. Hasil serupa dilaporkan oleh Diniyah dkk.(2010) yang mengekstrak antosianin dari kulit terung jepang dan menemukan bahwa tingkat kemerahan ekstrak dipengaruhi oleh konsentrasi antosianin. Pada ekstraksi antosianin dari tongkol jagung ungu dengan MAE juga ditemukan bahwa kadar antosianin mempengaruhi tingkat kemerahan ekstrak yang ditandai dengan meningkatnya nilai chroma (Yang and Zhai,2010). Semakin tinggi rasio bahan:pelarut menyebabkan rerata tingkat kemerahan cenderung meningkat. meningkatnya tingkat kemerahan disebabkan karena meningkatnya kadar antosianin pada rasio bahan:pelarut yang semakin tinggi. Hal ini sesuai dengan penjelasan Gonnet (1998) dan Yang and Zhai (2010) yang menyatakan konsentrasi antosianin dapat meningkatkan tingkat kemerahan ekstrak antosianin yang berhubungan dengan nilai chroma. Nilai tingkat kemerahan pada penelitian ini serupa dengan hasil penelitian Trisnanto (2009) tentang ekstraksi antosianin dari daging umbi ubi jalar ungu dimana dihasilkan tingkat kemerahan berkisar antara 8,3 11,7. 8. Tingkat Kekuningan (b*) Ekstrak Antosianin Limbah Kulit Ubi Jalar Ungu Rerata tingkat kekuningan (b*) ekstrak antosianin limbah kulit ubi jalar ungu akibat pengaruh waktu ekstraksi dan rasio bahan:pelarut berkisar antara 6,5 sampai dengan 7,7. Gambar 8 menunjukkan tingkat kekuningan (b*) ekstrak antosianin limbah kulit ubi jalar ungu cenderung naik dengan meningkatnya waktu ekstraksi dan meningkatnya rasio bahan:pelarut. kemungkinan berhubungan dengan semakin banyaknya kadar antosianin yang terekstrak.

Gambar 8. Grafik Rerata Tingkat Kekuningan (b*) Ekstrak Antosianin Limbah Kulit Ubi Jalar Ungu Akibat Pengaruh Waktu Ekstraksi dan Rasio Bahan:Pelarut (b/v) Garcia-Viguera and Bridle (1999) menemukan bahwa antosianin yang terdegradasi dan konsentrasinya semakin kecil berefek pada semakin kecilnya tingkat kekuningan (nilai b*). Gonnet (1998) menyatakan bahwa warna antosianin yang terlihat secara visual merupakan interaksi berbagai komponen warna antara lain L,a*, dan b*, sehingga tingkat kekuningan bereperan dalam menyusun warna antosianin. Hasil yang serupa juga dilaporkan oleh Kurniati (2011) dimana semakin tinggi konsentrasi antosianin

menyebabkan tingkat kekuningan cenderung semakin meningkat. 9. Pemilihan Perlakuan Terbaik Perlakuan terbaik akibat pengaruh waktu ekstraksi dan rasio bahan:pelarut dipilih dengan menggunakan metode Multiple Attribute (Zeleny, 1982). Penilaian meliputi parameter fisik dan kimia dari ekstrak antosianin limbah kulit ubi jalar ungu. Perlakuan terbaik dipilih berdasarkan tingkat kerapatannya, dimana perlakuan yang memiliki tingkat kerapatan paling kecil dinyatakan sebagai perlakuan terbaik. Sebagai perlakuan kontrol, dilakukan ekstraksi antosianin limbah kulit ubi jalar ungu menggunakan metode konvensional (Modifikasi Huang et.al.,2010). Ekstraksi dilakukan menggunakan shaker waterbath bersuhu 42C selama 45 menit. Sebagai pelarut digunakan etanol yang diasamkan dengan asam tartarat 0,75% dengan rasio bahan:pelarut sama dengan perlakuan terbaik (1:20 b/v). Nilai parameter perlakuan terbaik dan perlakuan kontrol dapat dilihat pada tabel 1.

Tabel 1. Karakteristik Kimia dan Fisik Ekstrak Antosianin Limbah Kulit Ubi Jalar Ungu Berdasarkan Perlakuan Terbaik dan Perbandingannya Dengan Perlakuan Kontrol

Parameter

Perlakuan Terbaik (MAE,300 detik,

rasio bahan:pelarut 1:20 b/v)

Kontrol (Maserasi,45 menit, rasio bahan :

pelarut 1:20 b/v)

Uji t (5%)

Kadar antosianin (mg/100g)

729,74 473,41 *

Aktivitas antioksidan IC50 (ppm)

66,80 85,94 *

Total Fenol (ppm GAE) 5134,92 4738,10 * pH 3,04 3,06 * Rendemen (%) 27,79 22,58 * Tingkat kecerahan (L) 19,6 22.3 * Tingkat kemerahan (a*) 13,3 8,4 * Tingkat kekuningan (b*)

7,7 6,8 *

Keterangan : tn = tidak berbeda nyata, * = berbeda nyata(=0,05)

Dari tabel 1 dapat terlihat bahwa ekstrak antosianin hasil perlakuan terbaik memiliki nilai paramater yang lebih baik dibandingkan ekstrak antosianin hasil ekstraksi konvensional yang dibuktikan dengan uji t (=0,05). Hal ini membuktikan bahwa teknik ekstraksi MAE dapat digunakan sebagai alternatif yang lebih baik dalam mengekstrak antosianin dari bahan alam. Hasil yang sama juga ditunjukkan oleh beberapa penelitian lain yang menunjukkan ekstraksi antosianin dengan MAE menghasilkan yield yang lebih tinggi dibanding teknik ekstraksi konvensional (Sun et.al.,2007; Yang and Zhai,2010; Zou et.al.,2012). Ekstraksi konvensional dengan pelarut membutuhkan waktu yang lama jika dibandingkan dengan ekstraksi dengan microwave, membutuhkan panas yang digunakan untuk memicu laju transfer massa di dalam sistem ekstraksi. Sebaliknya MAE menawarkan laju ekstraksi yang cepat (fast extraction process), dimana energi gelombang mikro ditransfer secara efisien menuju bahan melalui mekanisme interaksi molekuler di dalam medan elektromagnetik sehingga terjadi transfer energi yang cepat dan efisien (rapid) ke dalam pelarut dan matriks bahan (Yang and Zhai,2010). 10. Uji Stabilitas Warna Ekstrak Antosianin Perlakuan Terbaik Terhadap pH Untuk menguji stabilitas warna antosianin dari limbah kulit ubi jalar ungu terhadap pH maka dilakukan pengujian dengan beberapa titik pH yaitu dari pH 1 sampai dengan pH 5. Grafik stabilitas warna antosianin terhadap pengaruh pH dapat dilihat pada gambar 9.

Dari gambar 9 terlihat bahwa stabilitas antosianin sangat dipengaruhi oleh nilai pH. Pada grafik terlihat bahwa intensitas warna yang ditunjukkan oleh nilai absorbansi, nilainya semakin menurun dengan semakin naiknya nilai pH. Pada pH 1 dan 2 penurunan nilai absorbansi kurang signifikan. Namun mulai pH 3 sampai dengan pH 5 nilai

absorbansi mengalami penurunan secara tajam. Hasil ini serupa dengan penelitian Sari et.al.(2012) yang mengekstrak antosianin dari buah duwet, dimana pada pH 1 dan pH 2 antosianin memiliki absorbansi yang paling besar, namun mulai menurun drastis dari pH 4 ke pH 6.

Gambar 9. Stabilitas Ekstrak Antosianin Limbah Kulit Ubi Jalar Ungu Perlakuan Terbaik Terhadap Pengaruh pH Penurunan absorbansi yang berefek pada perubahan warna terjadi karena adanya degradasi antosianin yang disebabkan oleh perubahan kation flavilium yang berwarna merah menjadi basa karbinol yang akhirnya menjadi kalkon yang tidak berwarna (Castaneda-Ovando et al.,2009). 11. Uji Stabilitas Warna Ekstrak Antosianin Perlakuan Terbaik Terhadap Suhu Untuk mengetahui stabilitas warna antosianin limbah kulit ubi jalar ungu terhadap suhu maka dilakukan pemanasan ekstrak antosianin pada suhu 40, 60, 80, dan 100C selama 3 jam. Grafik persentase retensi warna antosianin akibat pengaruh suhu dan lama pemanasan dapat dilihat pada gambar 10.

Gambar 10. Persentase Retensi Warna Antosianin Perlakuan Terbaik Akibat Pengaruh Suhu dan Lama Pemanasan Dari gambar 10 dapat dilihat bahwa secara umum, absorbansi antosianin pada panjang gelombang maksimum mengalami penurunan seiring dengan semakin meningkatnya suhu dan waktu pemanasan. Penurunan absorbansi ini menandakan sebagian antosianin mengalami degradasi karena panas. Pada pemanasan suhu 40 dan 60C, penurunan nilai retensi warna tidak begitu signifikan. Namun pada suhu 80 dan 100C, penurunan retensi warna terjadi cukup tinggi, dimana retensi warna terendah pada suhu 100C selama 3 jam mencapai 70,36%. Mekanisme degradasi termal pada antosianin belum bisa sepenuhnya dijelaskan, namun Patras et.al.(2010) menduga bahwa terjadinya degradasi antosianin akibat pengaruh suhu disebabkan oleh hidrolisis pada ikatan glikosidik antosianin dan menghasilkan aglikon-aglikon yang labil. Lebih lanjut, terjadi pembukaan cincin aglikon akibat pengaruh energi termal sehingga membentuk gugus karbinol dan kalkon yang tidak berwarna. KESIMPULAN Waktu ekstraksi dengan microwave dan rasio bahan:pelarut memberikan pengaruh nyata terhadap nilai kadar antosianin, aktivitas antioksidan, total fenol, pH, rendemen, tingkat kecerahan, tingkat kemerahan, dan tingkat kekuningan ekstrak antosianin limbah kulit ubi jalar ungu.

Perlakuan terbaik pada penelitian ini diperoleh dari perlakuan waktu ekstraksi dengan microwave selama 300 detik dan rasio bahan:pelarut 1:20 (b/v), dengan kadar antosianin 729,74 mg/100 g, aktivitas antioksidan IC50 66,80 ppm, kadar total fenol 5134,92 ppm GAE, pH 3,04, rendemen 27,79%, tingkat kecerahan (L) 19,6, tingkat kemerahan (a*) 13,3, dan tingkat kekuningan (b*) 7,7. Perbandingan dengan ekstraksi konvensional dengan pelarut menujukkan ekstraksi dengan MAE menghasilkan nilai yang lebih baik pada semua parameter yang diuji. Hasil uji stabilitas menunjukkan bahwa ekstrak antosianin limbah kulit ubi jalar ungu mengalami penurunan stabilitas yang dipengaruhi pH, suhu, dan waktu pemanasan. Peningkatan pH menyebabkan nilai absorbansi ekstrak semakin kecil, sedangkan semakin tinggi suhu dan waktu pemanasan menyebabkan penurunan retensi warna yang semakin besar, hingga mencapai 70,36% pada suhu 100C dan waktu 180 menit. DAFTAR PUSTAKA BALITKABI. 2008. Ubi Jalar Ungu.

Warta Penelitian dan Pengembangan Pertanian, 30(4):13-14

BPS. 2009. Luas Panen, Produktivitas dan Produksi Ubi Jalar Menurut Provinsi. http://www.bps.go.id. Diakses 7 April 2012

Bueno, Julia Martn, Purificacin Sez-Plaza, Fernando Ramos-Escudero, Ana Maria Jimnez, Roseane Fett, Agustin G. Asuero. 2012. Analysis and Antioxidant Capacity of Anthocyanin Pigments. Part II: Chemical Structure, Color, and Intake of Anthocyanins. Critical Reviews in Analytical Chemistry, 42:126151

Castaneda-Ovando, Araceli, Ma. de Lourdes Pacheco-Hernandez, Ma. Elena Paez-Hernandez, Jose A. Rodriguez, Carlos Andres Galan-

Vidal. 2009. Chemical Studies Of Anthocyanins: A Review. J Food Chemistry, 113:859871

Cavalcanti, Rodrigo N., Diego T. Santos, Maria Angela A. Meireles. 2011. Non-Thermal Stabilization Mechanisms of Anthocyanins in Model and Food SystemsAn Overview. Food Research International, 44 : 499509

Cevallos-Casals, B.A., Cisneros-Zevallos, L.A. 2002. Bioactive and Functional Properties Of Purple Sweet Potato (Ipomoea batatas (L.) Lam). Acta Horticulturae, 583:195203

Delazar,Abbas, Lutfun Nahar, Sanaz Hamedeyazdan, Satyajit D. Sarker. 2012. Microwave-Assisted Extraction in Natural Products Isolation. Di dalam Satyajit D. Sarker and Lutfun Nahar (eds.), Natural Products Isolation, Methods in Molecular Biology, vol. 864. Springer Science : New York

Delgado-Vargas,F, A. R. Jimnez, O. Paredes-Lpez. 2000. Natural Pigments: Carotenoids, Anthocyanins, and Betalains - Characteristics, Biosynthesis, Processing, and Stability. Critical Reviews in Food Science and Nutrition, 40(3):173289

Diniyah, Nurud, Tri Susanto, Fitri Choirun Nisa. 2010. Kajian Ekstraksi Antosianin Kulit Terung Jepang (Solanum melongena L.). Jurnal Teknotan, 4(2) : 320-324

Gao, Min, Bao-Zhen Song, Chun-Zhao Liu. 2006. Dynamic Microwave Assisted Extraction Of Flavonoids From Saussurea Medusa Maxim Cultured Cells. Biochemical Engineering Journal, 32 : 7983

Garcia-Viguera, Cristina, Peter Bridle. 1999. Influence Of Structure On Color Stability Of Anthocyanins and Flavylum Salts With Ascorbic Acid. J Food Chem 64:21- 26

Gonnet, Jean-Francois. 1998. Colour Effects Of Co-Pigmentation Of Anthocyanins Revisited-1 A Calorimetric Definition Using The Cielab Scale. Food Chemistry, 63(3):409-415

Hayat, Khizar, Sarfraz Hussain, Shabbar Abbas, Umar Farooq, Baomiao Ding, Shuqin Xia, Chengsheng Jia, Xiaoming Zhang, Wenshui Xia. 2009. Optimized Microwave-Assisted Extraction Of Phenolic Acids From Citrus Mandarin Peels and Evaluation Of Antioxidant Activity In Vitro. Separation and Purification Technology, 70 : 6370

Huang, Che-Lun, Wayne-Chang Liao, Chin-Feng Chan, Yung-Chang Lai. 2010. Optimization for the Anthocyanin Extraction from Purple Sweet Potato Roots Using Response Surface Methodology. J. Taiwan Agric. Res,59(3):143150

Kahkonen, Marja P and Heinonen, Marina. 2003. Antioxidant Activity of Anthocyanins and Their Aglycons. J. Agric. Food Chem., 51:628-633

Krishnaswamy, Kiruba, Valrie Orsat, Yvan Garipy, K. Thangavel. 2012. Optimization of Microwave-Assisted Extraction of Phenolic Antioxidants from Grape Seeds (Vitis vinifera). Food Bioprocess Technol, (Published online February 2012)

Kurniati,Sylvi. 2011. Ekstraksi Antosianin Ubi Jalar Ungu (Ipomoea batatas var Ayamurasaki) Menggunakan Ultrasonik Bath (Kajian Perbandingan Bahan;Pelarut dan Lama Ekstraksi). Skripsi. Jurusan Teknologi Hasil Pertanian Fakultas Teknologi Pertanian Universitas Brawijaya : Malang

Li, Yuan, Li Han, Ruijing Ma, Xiayang Xu, Cuiping Zhao, Zhengfu Wang, Fang Chen, Xiaosong Hu. 2012. Effect Of Energy Density and Citric Acid Concentration on

Anthocyanins Yield and Solution Temperature of Grape Peel in Microwave-Assisted Extraction Process. Journal of Food Engineering, 109 : 274280

Mandal, Vivekananda, Yogesh Mohan, S. Hemalatha. 2007. Microwave Assisted Extraction An Innovative and Promising Extraction Tool for Medicinal Plant Research. Pharmacognosy Reviews, 1:7-18

Montilla,Elyana Cuevas, Silke Hillebrand, Peter Winterhalter. 2011. Anthocyanins in Purple Sweet Potato (Ipomoea batatas L.) Varieties. Fruit, Vegetable and Cereal Science and Biotechnology, 5(Special Issue 2) : 19-24

Navas, Mara Jos, Ana Mara Jimnez-Moreno, Julia Martn Bueno, Purificacin Sez- Plaza, Agustin G. Asuero. 2012. Analysis and Antioxidant Capacity of Anthocyanin Pigments. Part IV: Extraction of Anthocyanins. Critical Reviews in Analytical Chemistry, 42:313342

Patras, Ankit, Nigel. P. Brunton, Colm ODonnell and B.K. Tiwari. 2010. Effect of Thermal Processing on Anthocyanin Stability in Foods; Mechanisms and Kinetics of Degradation. Trends in Food Science & Technology, 21:3-11

Philpott P, Gould K, Markham K, Lewthwaite L, Ferguson L. 2003. Enhanced Coloration Reveals High Antioxidant Potential In New Sweetpotato Cultivars. J Sci Food Agric, 83:107682

Pourmorad, F, S. J. Hosseinimehr, N. Shahabimajd. 2006. Antioxidant Activity, Phenol and Flavonoid Contents Of Some Selected Iranian Medicinal Plants. African Journal of Biotechnology, 5 (11) : 1142-1145

Routray, Winny, Valrie Orsat. 2012. Microwave-Assisted Extraction of Flavonoids: A Review. Food Bioprocess Technol, 5:409424

Santos-Buelga, Celestino, Susana Gonzalez-Manzano, Montserrat Dueas, Ana M. Gonzalez-Paramas. 2012. Extraction and Isolation of Phenolic Compounds. Di dalam Satyajit D. Sarker and Lutfun Nahar (eds.), Natural Products Isolation, Methods in Molecular Biology, vol. 864. Springer Science : New York

Sari, Puspita, Christofora Hanny Wijaya, Dondin Sajuthi, Unang Supratman. 2012. Colour Properties, Stability, and Free Radical Scavenging Activity Of Jambolan (Syzygium cumini) Fruit Anthocyanins In A Beverage Model System: Natural and Copigmented Anthocyanins. Food Chemistry, 132 : 19081914

Sariburun, Esra, Saliha Sahin, Cevdet Demir, Cihat Turkben, Vildan Uylaser. 2010. Phenolic Content and Antioxidant Activity of Raspberry and Blackberry Cultivars. Journal Of Food Science, 75(4) : 328-335

Steed, L.E., V.D. Truong. 2008. Anthocyanin Content, Antioxidant Activity, and Selected Physical Properties of Flowable Purple-Fleshed Sweet Potato Purees. J Food Sci, 73(5): 215-222

Sun,Yangzhao, Xiaojun Liao, Zhengfu Wang, Xiaosong Hu, Fang Chen. 2007. Optimization Of Microwave-Assisted Extraction Of Anthocyanins In Red Raspberries And Identification Of Anthocyanin Of Extracts Using High-Performance Liquid Chromatography Mass Spectrometry. Eur Food Res Technol, 225 : 511523

Terahara N, Konczak I, Ono H, Yoshimoto M, Yamakawa O. 2004. Characterization Of Acylated Anthocyanins In Callus Induced From Storage Root Of Purple-Fleshed Sweet Potato, Ipomoea

batatas L. J Biomed Biotechnol, 5:27986

Trisnanto,Riffi. 209. Ekstraksi Antosianin Dari Ubi Jalar Ungu (Ipomoea batatas L. Klon MSU 03028-10) dan Aplikasinya Sebagai Pewarna Alami Pada Sirup. Skripsi. Jurusan Teknologi Hasil Pertanian Fakultas Teknologi Pertanian Universitas Brawijaya : Malang

Yang, Zhendong, Weiwei Zhai. 2010. Optimization Of Microwave-Assisted Extraction Of Anthocyanins From Purple Corn (Zea Mays L.) Cob and Identification With HPLCMS. J Innovative Food Science and Emerging Technologies, 11 : 470476

Zeleny, C. 1982. Multiple Criteria Decision Making. Mc.Graw-Hill Book Company : New York

Zhang, Hua-Feng, Xiao-Hua Yang, Ying Wang. 2011. Microwave Assisted Extraction Of Secondary Metabolites From Plants: Current Status and Future Directions. Trends in Food Science & Technology, 22 : 672 - 688

Zou, Tangbin, Dongliang Wang, Honghui Guo, Yanna Zhu, Xiaoqin Luo, Fengqiong Liu, Wenhua Ling. 2012. Optimization of Microwave-Assisted Extraction of Anthocyanins From Mulberry and Identification of Anthocyanins in Extract Using HPLC-ESI-MS. Journal of Food Science, 71:46-50