Mikrokapsul Multilayer Berbahan Isolat Protein Kedelai Lokal Menggunakan Metode Adsorpsi Layer-by-Layer
View/Open
Date
2018Author
Warji
Sutrisno
Purwanti, Nanik
Yuliani, Sri
Metadata
Show full item recordAbstract
Mikroenkapsulasi yang dibuat dengan teknik adsorpsi layer-by-layer (LbL)
dapat menghasilkan mikrokapsul multilayer yang dapat diatur ukuran, ketebalan,
permeabilitas, stabilitas, responsibilitas dan bahan yang dikapsulasi. Metode ini
membentuk secara self-assembly (perakitan sendiri) berdasarkan fenomena fisikakimia
yang terjadi secara alami, yaitu penyusunan secara bergantian bahan
dinding mikrokapsul yang bermuatan positif dan negatif. Dinding mikrokapsul ini
dapat dibuat dari nanofibril whey protein isolate (WPI) yang bermutan positif dan
high methoxyl pectin (HMP) yang bermuatan negatif. Peran nanofibril WPI pada
proses penyusunan dinding mikrokapsul dapat digantikan oleh fibril dari protein
jenis lain yang sifat-sifatnya, terutama muatannya sesuai dengan sistemnya.
Nanofibril dari soy protein isolate (SPI) yang terbuat dari kedelai lokal adalah
salah satu fibril yang berpotensi menggantikan nanofibril WPI. Tujuan penelitian
ini adalah membuat mikrokapsul multilayer dari nanofibril SPI kedelai Indonesia
menggunakan metode adsorpsi LbL.
Kedelai lokal Indonesia terutama varietas unggulannya memiliki kandungan
protein yang bisa mencapai lebih dari 40%, sementara kedelai impor kandungan
proteinnya rata-rata 30%. Berdasarkan fakta ini, ada peluang untuk
mengembangkan proses dan merancang produk baru dari bahan kedelai lokal
yang memiliki nilai tambah ekonomi yang lebih tinggi dibandingkan produk
berbasis kedelai yang selama ini ada di pasar Indonesia. Kultivar unggul dipilih
dalam penelitian ini untuk mewakili kedelai kuning dan kedelai hitam. Masingmasing
kultivar dilaporkan mengandung protein 42 dan 39% pada basis basah.
Isolasi protein dari kedelai kuning dan kedelai hitam menghasilkan SPI dengan
kandungan protein sekitar 90 dan 87% pada basis kering. Sementara sebagai
pembanding, SPI komersial dan WPI mengandung protein sekitar 85 dan 98%
pada basis kering. SPI kedelai lokal Indonesia memiliki kandungan protein lebih
tinggi dibandingkan dengan SPI komersial, namun kandungan proteinnya lebih
rendah dibandingkan dengan WPI.
SPI dan WPI diubah menjadi nanofibril dengan cara memanaskan 2% b/b
suspensi SPI dan larutan WPI pH 2.0 pada suhu 80°C selama 16 jam dengan
disertai proses pengadukan. Kedua jenis nanofibril yang dihasilkan memiliki
perbedaan dan kemiripan karakteristik. Nanofibril SPI memiliki bentuk bercabang
dan melengkung berdasarkan pengamatan menggunakan transmission electron
microscopy (TEM); sementara itu nanofibril WPI bentuknya lurus dan panjang.
Ketebalan rata-rata nanofibril SPI komersial, SPI dari kedelai kuning dan hitam,
dan WPI adalah 20.8, 21.6, 17.3 dan 14.6 nm, dan panjang rata-ratanya adalah
0.8, 0.7, 1.1, dan 2.5 μm secara berturut-turut. Semua nanofibril memiliki muatan
positif, yang ditunjukkan oleh nilai zeta potential 13 – 18 mV untuk SPI dan
sekitar 25 mV untuk WPI. Nanofibril SPI dan WPI bersifat shear thinning, namun
nanofibril SPI bersifat thixotropic dan memiliki nilai apparent viskositas lebih
tinggi dibandingkan dengan nanofibril WPI. Nanofibril SPI memiliki ukuran lebih
tebal, lebih pendek, dan lebih banyak cabangnya dibandingkan dengan nanofibril
v
WPI. Fakta ini menunjukkan bahwa nanofibril SPI merupakan kandidat yang
menarik untuk sebagai bahan dinding mikrokapsul multilayer.
Nanofibril yang terbentuk dari SPI bersama dengan HMP digunakan untuk
membuat mikrokapsul multilayer hingga tujuh layer/lapis pada pH 3.5. Proses
pembentukan mikrokapsul ini adalah HMP yang bermuatan negatif (0.1% b/b)
diserap oleh droplet minyak yang telah distabilisasi dengan larutan SPI yang tidak
dipanaskan (0.1% b/b). HMP menempel dengan baik pada droplet karena
perbedaan muatan antara HMP dengan SPI pada pH 3.5. Selanjutnya nanofibril
SPI bermuatan positif ditambahkan pada droplet yang secara berturut-turut sudah
dilapisi dengan larutan SPI dan HMP. Setelah nanofibril SPI, pelapisan
selanjutnya adalah dengan HMP lalu nanofibril SPI dan seterusnya sampai jumlah
lapisan yang diinginkan tercapai. Mikrokapsul yang dibuat dari HMP dan SPI
nanofibril memiliki diameter antara 12 dan 18 μm dengan ketebalan dinding
mikrokapsul sekitar 1.7 μm dan bermuatan terakhir +3.5 mV. Muatan ini
mengindikasikan stabilitas mikrokapsul yang dihasilkan. Muatan yang semakin
menjauhi 0 mV mengindikasikan mikrokapsul yang semakin stabil. Hasil
penelitian ini secara umum menunjukkan bahwa nanofibril SPI dapat digunakan
secara efektif sebagai bahan dinding mikrokapsul multilayer. Nanofibril SPI
membentuk dinding mikrokapsul dengan efektif karena strukturnya bercabang dan
ukuran fibrilnya tebal.