Stabilitas Termal, Kinetika Degradasi, dan Transformasi Struktural Antosianin Bunga Telang (Clitoria ternatea L.) Terimpregnasi dalam Matriks Kertas pada Suhu Tinggi

Abstract

Antosianin merupakan kelompok pigmen alami yang berpotensi sebagai pewarna pangan, namun pemanfaatannya pada produk pangan yang mengalami proses termal intensif masih terbatas karena mudah mengalami degradasi selama pemanasan. Bunga telang (Clitoria ternatea L.) merupakan salah satu sumber antosianin yang mengandung ternatin, yaitu antosianin terpoliasilasi yang memiliki stabilitas lebih tinggi dibandingkan sebagian besar antosianin dari sumber lain. Keberadaan beberapa gugus asil aromatik pada struktur ternatin memungkinkan terbentuknya kopigmentasi intramolekul yang berperan dalam mempertahankan kestabilan kromofor. Karakteristik tersebut menjadikan antosianin bunga telang menarik untuk dikaji sebagai dasar pengembangan pewarna alami yang lebih tahan terhadap proses termal maupun indikator termal kolorimetri untuk memantau riwayat panas selama pengolahan pangan. Penelitian ini bertujuan mengkaji stabilitas termal, kinetika degradasi, dan transformasi struktural ternatin dalam matriks kertas terimpregnasi antosianin (Anthocyanin Impregnated Paper; AIP), serta mengevaluasi karakteristik kinetikanya sebagai dasar ilmiah pengembangan pewarna alami tahan panas dan indikator termal kolorimetri. AIP dibuat menggunakan kertas Whatman No. 42 yang diimpregnasi dengan ekstrak antosianin bunga telang. Penelitian dilakukan dalam tiga tahapan yang meliputi pengaruh pH terhadap stabilitas termal pada suhu 80–98 °C, karakterisasi degradasi termal pada suhu sterilisasi 105–121 °C, serta evaluasi pengaruh penambahan glukosa dan asam askorbat terhadap karakteristik kinetika dan respons warna AIP. Hasil penelitian menunjukkan bahwa pH memengaruhi stabilitas termal dan respons warna antosianin dalam matriks AIP. AIP pada pH 5 memiliki stabilitas termal tertinggi dengan nilai konstanta laju degradasi (k) paling rendah, sedangkan AIP pada pH 8 menunjukkan laju degradasi tertinggi. Pada suhu 80 °C, nilai k AIP pH 8 sekitar 7,8 kali lebih besar dibandingkan AIP pH 5. Meskipun demikian, AIP pH 8 menghasilkan perubahan warna yang paling kontras, berlangsung secara monoton, dan dapat dibedakan dengan jelas antar suhu. Karakteristik tersebut berkaitan dengan dominasi spesies basa kuinonoidal anionik (A?) yang memiliki perlindungan kopigmentasi intramolekul lebih lemah sehingga lebih rentan terhadap degradasi termal. Oleh karena itu, AIP pH 8 dipilih sebagai sistem model untuk mengevaluasi karakteristik degradasi termal pada suhu sterilisasi. Pada suhu sterilisasi, AIP pH 8 mengalami perubahan warna progresif dari biru menjadi kuning yang disertai transformasi struktural antosianin. Berdasarkan bukti tidak langsung yang diperoleh, transformasi tersebut diduga meliputi deasilasi yang mengurangi perlindungan kopigmentasi intramolekul, diikuti degradasi ireversibel spesies A? serta pembentukan senyawa fenolik berberat molekul lebih rendah. Seluruh parameter degradasi mengikuti model kinetika orde pertama dengan nilai energi aktivasi teramati (apparent Ea) sebesar 251,09–337,88 kJ·mol?¹. Nilai Ea tersebut menunjukkan bahwa respons kinetika degradasi terhadap kenaikan suhu pada rentang sterilisasi lebih sensitif dibandingkan pada rentang pra-sterilisasi. Nilai z berdasarkan parameter b diperoleh sebesar 8,80 °C, masih lebih rendah dibandingkan nilai acuan sterilisasi (z = 10 °C), sehingga respons warna pada kombinasi suhu–waktu yang menghasilkan nilai F0 yang sama belum sepenuhnya ekuivalen. Meskipun demikian, retensi total antosianin sebesar 50–67% setelah proses sterilisasi menunjukkan bahwa ternatin memiliki ketahanan termal yang relatif tinggi dibandingkan sebagian besar antosianin dari sumber lain. Analisis HPLC terhadap fraksi individual ternatin menunjukkan bahwa setiap fraksi memiliki karakteristik degradasi yang berbeda. Fraksi D2 menunjukkan stabilitas termal tertinggi, diikuti oleh D1 dan B1. Hasil tersebut menunjukkan bahwa stabilitas termal ternatin tidak hanya ditentukan oleh jumlah gugus asil aromatik, tetapi juga dipengaruhi oleh konfigurasi molekul secara keseluruhan, termasuk panjang dan karakteristik rantai glikosidik serta efektivitas kopigmentasi intramolekul. Temuan ini memperluas pemahaman mengenai hubungan antara struktur molekul dan stabilitas termal antosianin terpoliasilasi. Modifikasi formulasi menggunakan glukosa dan asam askorbat menunjukkan bahwa karakteristik kinetika AIP masih dapat diarahkan menuju nilai yang lebih sesuai untuk indikator termal kolorimetri. Penambahan glukosa memperbesar magnitudo perubahan warna melalui pembentukan kromofor kuning akibat reaksi pencoklatan termal tanpa mengubah sensitivitas suhu secara bermakna. Sebaliknya, penambahan asam askorbat memberikan pengaruh kondisional terhadap degradasi antosianin melalui jalur oksidatif yang bergantung pada ketersediaan oksigen dan tidak terdeteksi ketika glukosa hadir. Parameter b menunjukkan respons paling konsisten terhadap akumulasi panas. Modifikasi formulasi menghasilkan nilai z pada rentang 8,70–9,99 °C, dengan beberapa kombinasi telah mendekati nilai acuan sterilisasi, meskipun kesetaraan respons warna pada nilai F0 yang sama belum sepenuhnya tercapai. Secara keseluruhan, penelitian ini menunjukkan bahwa stabilitas termal antosianin bunga telang merupakan hasil interaksi antara struktur molekul ternatin yang terpoliasilasi, transformasi struktural selama pemanasan, dan karakteristik kinetika degradasinya. Kajian ini memberikan pemahaman baru mengenai hubungan struktur–stabilitas pada ternatin selama proses termal serta menunjukkan bahwa karakteristik kinetika sistem dapat diarahkan melalui modifikasi formulasi menuju nilai z yang semakin mendekati kebutuhan indikator termal kolorimetri. Retensi total antosianin sebesar 50–67% pada suhu sterilisasi mendukung pemanfaatan ternatin sebagai pewarna alami untuk produk pangan yang diproses pada suhu tinggi. Dengan demikian, penelitian ini menyediakan dasar ilmiah bagi pengembangan antosianin bunga telang sebagai pewarna alami tahan panas maupun sebagai indikator termal kolorimetri pada proses pengolahan pangan.