Karakteristik Nanoemulsi dan Enkapsulat Nanoemulsi dari Ekstrak Kulit Manggis (Garcinia mangostana L.) sebagai Bahan Pangan

Abstract

Manggis adalah salah satu produk andalan pertanian buah impor Indonesia. Mencermati komposisi buah manggis, persentase bagian buah yang dapat dikonsumsi langsung lebih sedikit dibandingkan dengan sisa bagian kulit yang dibuang, sehingga diperlukan penelitian tentang manfaat limbah kulit manggis yang mengandung senyawa xanthone sebagai sumber antioksidan, dengan komponen utama α-mangostin dan β-mangostin, dan telah digunakan secara tradisional dan modern untuk mengobati berbagai penyakit degeneratif. Kandungan xanthone dari ekstrak kulit manggis dapat menghambat aktivitas enzim alfa amilase sehingga mampu menghambat reaksi hiperglikemik dan penyerapan glukosa. Ekstrak kulit manggis memiliki kelarutan dalam air dan bioavailabilitas yang rendah dalam tubuh, sehingga menyebabkan efektivitas penggunaan yang rendah dan konsentrasi penggunaan senyawa yang lebih tinggi. Salah satu teknologi modern yang digunakan pada ekstrak kulit manggis adalah enkapsulasi dan nanoemulsi dari ekstrak kulit manggis sehingga faktor-faktor yang mempengaruhi karakteristik nanoemulsi harus diteliti. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui konsentrasi etanol terbaik pada ekstraksi kulit manggis, jenis surfaktan terbaik pada sinsesis nanoemulsi ekstrak kulit manggis, jenis enkapsulan terbaik pada enkapasulasi nanoemulsi ekstrak kulit manggis, serta karakteristik disolusi dan kemampuan penghambatan enzim alfa amilase dari ekstrak, nanoemulsi dan enkapsulat nanoemulsi dari kulit manggis. Penelitian dilaksanakan dalam 6 tahapan, yaitu: penelitian pendahuluan, ekstraksi kulit manggis, sintesis nanoemulsi, enkapsulasi nanoemulsi, uji disolusi dan uji penghambatan enzim alfa amilase. Pada tahapan ekstraksi kulit manggis, dipilih konsentrasi etanol terbaik berdasarkan parameter rendemen, kapasitas antioksidan dan total xanthone. Pada tahapan sintesis nanoemulsi ekstrak kulit manggis dipilih jenis surfaktan terbaik berdasarkan parameter ukuran partikel, indeks polidispersitas, zeta potensial dan total xanthone. Pada tahap enkapsulasi nanoemulsi ekstrak kulit manggis dipilih jenis enkapsulan terbaik berdasarkan parameter kapasitas antioksidan, total xanthone dan efisiensi enkapsulasi. Metode penelitian mengacu pada rancangan acak lengkap (RAL) dengan analysis of variance (ANOVA) dan uji lanjut Duncan. Pada tahapan ekstraksi kulit manggis, diperoleh konsentrasi etanol terbaik 70% yang menghasilkan rendemen ekstrak 40,96±0,51%, kapasitas antioksidan 5708,33±159,57 µg AEAC/mL sampel, dan total xanthone 373,84 ± 6,49 µg/mL sampel. Pada tahapan sintesis nanoemulsi diperoleh jenis surfaktan terbaik Tween 20 yang menghasilakn ukuran partikel 10,58±1,25 nm, indeks polidispersitas 0,27±0,03, potensi zeta -2,34±0,6 mV, dan total xanthone 35, 28 ± 0,04 µg/mL sampel. Pada tahapan enkapsulasi nanoemulsi, diperoleh jenis enkapsulan terbaik maltodekstrin dan gum arab yang menghasilkan efisiensi enkapsulasi 97,93±0,91% dan total xanthone 35,40±1,02 µg/g sampel. Dengan kata lain teknologi nanoemulsi dan enkapsulasi dapat meningkatkan disolusi ekstrak kulit manggis dari 81,40% menjadi 97,20% (nanoemulsi) dan 94,57% (enkapsulat nanoemulsi). Selain itu nanoemulsi dan enkapsulat nanoemulsi dari ekstrak kulit manggis memiliki kemampuan penghambatan enzim alfa amilase dari ekstrak kulit manggis sebesar 78,61±0,38%, nanoemulsi sebesar 78,40±0,24%, dan enkapsulat nanoemulsi sebesar 74,10±0,37%. Nanoemulsi dan enkapsulat nanoemulsi ekstrak kulit manggis memiliki kemampuan disolusi yang baik dalam sistem pencernaan lambung dan usus halus, serta memiliki kemampuan penghambatan enzim alfa amilase yang tinggi sehingga berpotensi digunakan sebagai bahan pangan fungsional bagi penderita penyakit diabetes yang dapat berbentuk minuman atau makanan.

Mangosteen is one of Indonesia's mainstays imported fruit products. Looking at the composition of mangosteen fruit, the percentage of fruit parts that can be consumed directly is less than the remaining parts of the skin that are discarded, so research is needed on the benefits of mangosteen peel waste which contains xanthone compounds as a source of antioxidants, with the main components α-mangostin and β-mangostin, and has been used traditionally and modernly to treat various degenerative diseases. The xanthone content of mangosteen peel extract can inhibit the activity of alpha amylase enzyme so that it can inhibit hyperglycemic reactions and glucose absorption. Mangosteen peel extract has low water solubility and bioavailability in the body, leading to low effectiveness of use and higher concentration of compound use. One of the modern technologies used in mangosteen peel extract is encapsulation and nanoemulsion of mangosteen peel extract so that the factors that affect the characteristics of nanoemulsion should be studied. This study aims to determine the best ethanol concentration in extraction of mangosteen peel, the best surfactant type in mangosteen peel extract nanoemulsion synthesis, the best encapsulant type in encapsulation of nanoemulsion mangosteen peel extract, and dissolution characteristics and alpha amylase enzyme inhibitory ability of mangosteen peel extract, nanoemulsion and nanoemulsion encapsulate. The research was carried out in 6 stages, namely: preliminary research, mangosteen peel extraction, nanoemulsion synthesis, nanoemulsion encapsulation, dissolution test and alpha amylase enzyme inhibition test. In the mangosteen peel extraction stage, the best ethanol concentration was selected based on yield, antioxidant capacity and total xanthone parameters. In the mangosteen peel extract nanoemulsion synthesis stage, the best surfactant type was selected based on the parameters of particle size, polydispersity index, zeta potential and total xanthone. At the stage of nanoemulsion encapsulation of mangosteen peel extract, the best type of encapsulant was selected based on the parameters of antioxidant capacity, total xanthone and encapsulation efficiency. The research method refers to a complete randomized design (CRD) with analysis of variance (ANOVA) and Duncan's further test. In the mangosteen peel extraction stage, the best ethanol concentration of 70% was obtained which resulted in an extract yield of 40.96 ± 0.51%, antioxidant capacity of 5708.33 ± 159.57 µg AEAC/mL sample, and total xanthone 373.84 ± 6.49 µg/mL sample. At the nanoemulsion synthesis stage, the best surfactant type Tween 20 was obtained which resulted in a particle size of 10.58 ± 1.25 nm, polydispersity index of 0.27 ± 0.03, zeta potential of -2.34 ± 0.6 mV, and total xanthone 35, 28 ± 0.04 µg/mL sample. At the nanoemulsion encapsulation stage, the best encapsulant type was obtained maltodextrin and gum arabic which resulted in an encapsulation efficiency of 97.93 ± 0.91% and a total xanthone of 35.40 ± 1.02 µg/g sample. In other words, nanoemulsion and encapsulation technology can increase the dissolution of mangosteen peel extract from 81.40% to 97.20% (nanoemulsion) and 94.57% (nanoemulsion encapsulate). In addition, nanoemulsion and nanoemulsion encapsulate of mangosteen peel extract have the ability to inhibit alpha amylase enzyme of mangosteen peel extract by 78.61 ± 0.38%, nanoemulsion by 78.40 ± 0.24%, and nanoemulsion encapsulate by 74.10 ± 0.37%. Nanoemulsion and nanoemulsion encapsulate of mangosteen peel extract have good dissolution ability in the digestive system of the stomach and small intestine and have high alpha amylase enzyme inhibitory ability so that they have the potential to be used as functional food ingredients for people with diabetes that can be in the form of drinks or food.