Disain Proses Ekstraksi Dan Enkapsulasi Senyawa Bioaktif Kemenyan Sumatera Utara Menggunakan Pati Kristalin Sebagai Antioksidan Dan Antimikroba

Abstract

Penelitian ini bertujuan untuk mendapatkan disain enkapsulasi ekstrak kemenyan dengan pati kristalin. Fokus penelitian ini untuk mengevaluasi jenis kemenyan Sumatera Utara dengan aktivitas antioksidan, antibakteri yang tinggi dan memiliki tingkat toksisitas yang rendah yang dapat dijadikan bahan makanan tambahan dan kesehatan. Proses ekstraksi berbantu gelombang ultrasonik (UAE) yang optimal penggunaan persen daya, suhu dan waktu lebih singkat dibandingkan metode ekstraksi konvensional. Penelitian ini membuat produk enkapsulasi dari ekstrak kemenyan dan jenis pati komersial yang terbaik. Pemanfaatan ekstrak kemenyan sebagai bahan antioksidan dan antibakteri untuk meningkatkan nilai tambah dari kemenyan yang selama ini hanya diekspor dalam bentuk gelondongan. Identifikasi jenis dan metode ekstraksi kemenyan yang ada di Sumut dikembangan melalui metode ekstraksi. Metode ekstraksi yang digunakan selama ini adalah metode konvensional yaitu maserasi dan refluks yang menggunakan air ataupun pelarut. Kelemahan ekstraksi refluk yaitu menggunakan suhu yang tinggi. Ekstraksi maserasi menggunakan waktu yang cukup lama, sehingga bisa mengubah komponen bioaktif dari ekstrak. Pemanfaatan ekstrak kemenyan dilakukan dengan enkapsulasi dengan bahan dari pati kristalin untuk melindungi bahan aktif dari ekstrak kemenyan. Dalam penelitian ini jenis pati komersial dikonversi menjadi pati kristalin sebagai variabel yang akan diteliti untuk menghasilkan enkapsulasi yang terbaik. Karakterisasi warna dan kimia resin jenis Toba memiliki warna (L* 56,01, a* 10,38, b* 21,46, c* 23,89, h*64,14), kandungan asam sinamat (32, 65%) yang tinggi dibandingkan dengan jenis Bulu dan Durame tetapi sebaliknya kandungan asam benzoatnya (16,08%) lebih rendah. Evaluasi komponen bioaktif ekstrak kemenyan, jenis Toba memiliki kandungan flavonoid yang rendah dibanding Durame dan Bulu. Tapi sebaliknya memiliki nilai LC50 (894,55) etanol pa dan 916,23 untuk etanol teknis lebih tinggi. Nilai LC50 ini menunjukkan tingkat toksisitas semakin tinggi nila LC50 berarti ekstrak tidak toksik. Nilai LC50 ini menunjukan bahwa jenis Toba walau memiliki kandungan flavonoid, fenolik dan aktivitas antioksidan yang lebih kecil dibandingkan dengan kemenyan jenis bulu dan durame tetapi bersifat tidak toksik baik pada ekstraksi pelarut etanol pro analis maupun teknis. Indeks daya hambat ekstrak kemenyan baik pada bakteri S. aureus dan E. coli yang tertinggi terdapat pada jenis Durame pada konsentrasi 750 x103 ppm. Asam benzoat yang terdapat dalam kemenyan jenis Durame sangat berperan sebagai antibakteri dan antioksidan. Jenis Bulu memiliki aktivitas antibakteri terhadap S. aureus lebih rendah dibanding jenis Toba dan Durame. Tetapi memiliki aktivitas antibakteri terhadap E. coli yang relatif sama dengan jenis Toba dan Durame. Optimasi proses UAE bertujuan untuk mendapatkan hasil dan kualitas komponen aktif kemenyan yang lebih baik. Penelitian pendahuluan dengan metode UAE meliputi waktu (5, 10 ,15 ,30 ,45 ,60 menit), daya (60 ,70 ,80 ,90 , 100 %) dan suhu (40, 50 , 60, 70 oC). Hasil pendahuluan proses UAE diperoleh kandungan fenolik yang lebih tinggi dan aktivitas antioksidan yang lebih kuat dari metode maserasi dan refluks. Sehingga perlu dilakukan optimasi ekstraksi dengan metode UAE. Berdasarkan hasil proses UAE, kondisi ekstraksi optimum tercapai pada waktu 35 menit, suhunya 56,8oC, daya 70%. Hasilnya diperoleh kandungan fenolik lebih tinggi, aktivitas antioksidan yang lebih kuat dibandingkan maserasi dan refluks. Tetapi sebaliknya memiliki kandungan flavonoid yang lebih rendah. Proses pembuatan pati kristalin dari 4 jenis pati komersial, waktu hidrolisis yang berbeda-beda. Penelitian ini mendapatkan waktu hidrolisis untuk masing -masing pati dengan waktu hidrolisis jagung dan sagu (7 hari), tapioka dan kentang waktu hidrolisisnya (6 hari). Ukuran pati kristalin berkisar 178,07 – 253 nanometer, PDI 0,36-0,54, zeta potensial (-22,5) – (-39,1) dan kelarutan 47-56%. Pati kristalin menunjukkan potensi terbaik sebagai matriks enkapsulasi untuk ekstrak kemenyan jenis Toba yang diekstraksi dengan metode optimasi ultrasonikasi. enkapsulasi ekstrak kemenyan pati kristalin tapioka memiliki efisiensi enkapsulasi dan kapasitas muatan yang tinggi serta aktivitas antioksidan yang lebih kuat dibandingkan dengan sagu dan jagung. Perubahan kristalinitas pada pati kristalin menandakan peningkatan fraksi kristalin yang menyediakan matriks relatif padat, sedangkan morfologi SEM mengindikasikan permukaan dan fragmen sub mikro yang dapat menahan komponen bioaktif ekstrak melalui interaksi fisik. Kombinasi antara struktur kristal yang stabil dan morfologi permukaan (SEM) yang kompak paling mungkin menjelaskan tingginya efisiensi enkapsulasi dan kapasitas muatan pati kristalin tapioka dan kentang. Sebaliknya pati kristalin jagung strukturnya lebih kurang ideal untuk mengikat komponen bioaktif ekstrak kemenyan sehingga efisiensi enkapsulasi dan kapasitas muatan dan aktivitas antioksidannya menjadi lebih rendah. Enkapsulasi meningkatkan efisiensi antibakteri senyawa aktif kemenyan terutama asam sinamat melalui peningkatan kelarutan, stabilitas oksidatif dan difusi senyawa hidrofobik, serta mekanisme pelepasan bertahap. Aktivitas antibakteri (Indeks daya hambat) sangat efektif untuk bakteri Escherichia coli (1,59) dan Methichilin Resisten Staphilicoccus aereus (1,66) dibanding Staphylococcus aureus (1,27). Untuk konsentrasi 50x103 ppm sudah berpengaruh terhadap aktivitas antibakterinya dengan indek daya hambat 1,39.