Pengembangan Mikrokapsul Sumsum Tulang Sapi Bali (Bos sondaicus) dan Aplikasinya pada Susu Kedelai Sebagai Pangan Tambahan Bagi Ibu Hamil

Abstract

Kehamilan merupakan periode khusus yang dialami oleh setiap wanita. Periode tersebut melibatkan berbagai perubahan di dalam tubuh, termasuk perubahan fisik dan fisiologis. Selama kehamilan terjadi peningkatan kebutuhan zat gizi ibu untuk mendukung proses pertumbuhan dan perkembangan janinnya. Oleh sebab itu, ibu hamil perlu mengonsumsi pangan tambahan untuk memenuhi kebutuhan gizi serta menjaga kesehatannya. Pangan tambahan tersebut dapat diperoleh dari bahan pengan lokal seperti sumsum tulang sapi bali. Sumsum tulang sapi bali adalah salah satu bahan pangan hasil produk ikutan peternakan sapi bali yang mengandung sejumlah zat gizi, diantaranya karbohidrat, asam amino, asam lemak termasuk omega 3 dan omega 6, kolesterol, kalsium, fosfor, zat besi, vitamin A, vitamin K, zink, dan selenium. Namun, sampai saat ini sumsum tulang sapi belum diolah secara optimal menggunakan teknologi yang canggih dan inovatif. Sumsum tulang sapi umumnya hanya diolah sebagai bahan pembuatan sup dan bone broth. Produk tersebut kurang praktis dikonsumsi dan memiliki umur simpan yang singkat. Selain itu, sumsum tulang sapi bali mengandung asam- asam lemak tidak jenuh sehingga akan rentan mengalami oksidasi dan kerusakan. Bau yang khas pada sumsum tulang sapi juga mempengaruhi penerimaan produk, terutama saat dikonsumsi pada kondisi hamil yang seringkali mengalami mual dan muntah. Oleh karena itu, sumsum tulang sapi perlu diolah dengan teknik mikroenkapsulasi. Mikroenkapsulasi adalah suatu teknologi yang digunakan untuk membungkus material padat, cair, ataupun gas ke dalam bahan penyalut. Mikrokapsul yang berbentuk bubuk lebih mudah ditambahkan ke dalam produk pangan untuk memperkaya kandungan gizinya. Salah satu produk pangan yang dapat ditambahkan mikrokapsul sumsum tulang sapi bali serta cocok dikonsumsi ibu hamil adalah susu kedelai. Susu kedelai merupakan produk pangan dengan kandungan lemak yang rendah dan tidak mengandung kolesterol. Adanya penambahan mikrokapsul sumsum tulang sapi bali dapat meningkatkan kadar lemak dan mineral pada susu kedelai. Tujuan penelitian ini adalah memgembangkan mikrokapsul sumsum tulang sapi bali dan mengevaluasi aplikasinya pada susu kedelai sebagai pangan tambahan bagi ibu hamil. Penelitian ini merupakan penelitian eksperimental menggunakan rancangan acak lengkap (RAL). Penelitian ini terdiri dari dua percobaan, percobaan pertama dilakukan untuk mengetahui pengaruh perbandingan konsentrasi bahan penyalut terhadap mikrokapsul sumsum tulang sapi bali dan percobaan kedua untuk mengetahui pengaruh penambahan mikrokapsul pada produk susu dengan taraf yang berbeda. Formulasi mikrokapsul sumsum tulang sapi bali menggunakan satu faktor, yaitu perbandingan konsentrasi maltodekstrin, gum arab, dan susu bubuk sebagai bahan penyalut (Formula A, B, C, dan D). Sementara itu, formulasi produk susu juga menggunakan satu faktor yaitu penambahan mikrokapsul sumsum tulang sapi bali (F1, F2, dan F3). Pembuatan mikrokapsul dilakukan dengan menggunakan spray dryer. Karakteristik kimia mikrokapsul yang dianalisis terdiri dari analisis proksimat, profil asam lemak, profil asam amino, kadar kalsium dan zink, bilangan peroksida, serta kadar asam lemak bebas. Sementara itu, viskositas emulsi, rendemen, kelarutan, kadar surface oil, efisiensi enkapsulasi, densitas kamba, dan morfologi mikrokapsul adalah sifat fisik yang dianalisis pada penelitian ini. Uji sensoris berupa uji hedonik dan uji mutu hedonik digunakan untuk menentukan formula terpilih dari susu kedelai. Formula susu kedelai terpilih kemudian dilanjutkan dengan analisis proksimat dan kelarutan. Hasil penelitian ini menunjukkan bahwa kandungan lemak di dalam mikrokapsul sumsum tulang sapi bali cukup besar (19.02-22.96%), sebagian diantaranya terdiri dari asam- asam lemak esensial seperti asam oleat, asam linoleat, asam linolenat, AA, EPA, dan DHA. Mikrokapsul juga mengandung kolesterol sebanyak 31.84-78.61mg/100g. Mikrokapsul sumsum tulang sapi bali memiliki kandungan karbohidrat sebesar 41.43-64.87% dan kadar protein 7.51-10.72% yang tersusun atas asam amino esensial dan asam amino non esensial. Asam amino esensial meliputi fenilalanin, isoleusin, valin, alanin, lisin, leusin, histidin, dan treonin, sedangkan serin, asam glutamat, arginin, glisin, asam aspartat, dan tirosin adalah asam amino non esensial yang terdapat pada mikrokapsul. Kadar abu dan kadar air mikrokapsul sumsum tulang sapi bali adalah 2.79-5.41% dan 3.01-9.03%. Mikrokapsul sumsum tulang sapi bali mengandung dua mineral penting yang dibutuhkan selama kehamilan yaitu kalsium (687-1031 mg/100g) dan zink (3.01-8.77 mg/100g). Sementara itu, kadar bilangan peroksida dan asam lemak bebas (asam oleat) pada mikrokapsul sumsum tulang sapi bali adalah 0.43-0.67 mEqO2/kg dan 0.007-0.130%. Mikrokapsul mempunyai viskositas emulsi sebesar 14.08-16.75 cP, rendemen 16.89-41.61%, kelarutan 78.74-85.42%, kadar surface oil 0.0899- 0.148 g/100g, efisiensi enkapsulasi 57-75.67%, dan densitas kamba 0.283-0.334 g/mL. Mikrokapsul sumsum tulang sapi bali mempunyai bentuk yang bulat, permukaan yang cukup halus, dan tidak ditemukan adanya pori maupun lubang pada permukaannya. Sumsum tulang sapi bali yang dienkapsulasi menggunakan kombinasi penyalut susu bubuk, maltodekstrin, dan gum arab (Formula D) dipilih sebagai formula mikrokapsul terbaik. Formula D mempunyai profil asam lemak yang cukup lengkap serta bilangan peroksida dan asam lemak bebas paling sedikit. Formula D juga mempunyai karakteristik fisik yang baik karena memiliki kadar surface oil paling sedikit, kelarutan dan efisiensi enkapsulasi yang tinggi, serta morfologi mikrokapsul yang baik. Susu kedelai dengan penambahan mikrokapsul yang lebih banyak yaitu dengan perbandingan 3:2 (F2) ditetapkan menjadi formula terpilih. Meskipun penambahan mikrokapsul pada formula tersebut cukup besar akan tetapi tidak memberikan perbedaan yang banyak pada atribut sensoris dan memiliki tingkat kesukaan yang cukup baik. Susu kedelai yang ditambahkan mikrokapsul sumsum tulang sapi bali dengan perbandingan 3:2 (F2) memiliki kadar karbohidrat 67.76%, protein 17.73%, lemak 6.3%, kadar abu 3.23%, kadar air 4.9%, dan kelarutan yang sangat baik yaitu 95.71%. Susu kedelai yang ditambahkan mikrokapsul sumsum tulang sapi bali terbukti mengalami peningkatan kandungan lemak dan kadar abu.

Pregnancy is a special period for every woman. This period involves various alterations in the body, including physical and physiological changes. Pregnant women need higher nutrients to support fetal growth and development processes. Health and nutrient intake during pregnancy will affect the quality of human resources in the future. Therefore, pregnant women are advised to consume complementary food to meet nutrition requirements and maintain their health. Those foods can be obtained from local ingredients such as Balinese cow bone marrow, which is a food ingredient from Balinese cattle livestock containing several nutrients, such as carbohydrates, amino acids, fatty acids (including omega 3 and omega 6), cholesterol, calcium, phosphorus, iron, vitamin A, vitamin K, zinc, and selenium. However, bone marrow has not been processed optimally using advanced and innovative technologies. Balinese cow bone marrow is generally processed as constituents of soup and bone broth. The product is less practical to consume and has a short shelf life. Balinese cow bone marrow contains unsaturated fatty acids which is susceptible to be oxidized and damaged. Also, peculiar odor specifically in bone marrow influences product acceptance, mainly when consumed by pregnant women having nausea and vomiting. Hence, beef bone marrow should necessarily be treated through microencapsulation techniques. Microencapsulation is a technology used to wrap solid, liquid, or gaseous materials into coating materials. Microcapsule particles are also more effortlessly added to various food products for improving their nutrient content. Soymilk, which has low-fat content and non-cholesterol, can be enriched using Balinese cow bone marrow microcapsules. Thus, it becomes a nutritious food proper for pregnant women. Moreover, the microcapsules also increase the micronutrients of soy milk such as calcium and zinc. This study aimed to develop microcapsules from Balinese cow bone marrow and evaluate its application in soy milk as a complementary food for pregnant women. This research was an experimental study using a completely randomized design. It consisted of two trials. The first trial was to determine the effect of coating material concentration on the microcapsules of Balinese cow bone marrow. The formulation which was produced by spray dryer used one factor, depending on the ratio of maltodextrin, Arabic gum, and milk powder as coating materials (Formula A, B, C, and D). The second trial was conducted to evaluate its application on soymilk products with different microencapsulation ratios (F1, F2, and F3). In the present research, chemical properties such as proximate analysis, fatty acid profiles, amino acid profiles, calcium and zinc levels, peroxide value, and free fatty acid levels were analyzed. Furthermore, the physical properties of microcapsules were tested, including emulsion viscosity, yield, solubility, surface oil content, encapsulation efficiency, bulk density, and microcapsules morphology. The decision on selected soy milk formula was conducted through sensory tests (hedonic and hedonic quality test) and then continued with proximate analysis and solubility. This study showed that fat content in microcapsules was moderately high (19.02-22.96%), consisting of essential fatty acids such as oleic acid, linoleic acid, linolenic acid, arachidonic acid (AA), eicosapentaenoic acid (EPA), and docosahexaenoic acid (DHA). Microcapsules also contained 31.84-78.61 mg/100g cholesterol, 41.43-64.87% carbohydrates, and 7.51-10.72% protein which comprised of essential amino acids (phenylalanine, isoleucine, valine, alanine, lysine, leucine, histidine, threonine) and nonessential amino acids (serine, glutamic acid, arginine, glycine, aspartic acid, tyrosine). Ash and water contents of microcapsules were 2.79-5.41% and 3.01-9.03%, respectively. It also had crucial minerals for pregnant women, including calcium (687-1031 mg/100 g) and zinc (3.01-8.77 mg/100 g). The levels of peroxide value and free fatty acids (as oleic acid) were 0.43-0.67 mEqO2/kg and 0.007-0.130%. Furthermore, the microcapsules had emulsion viscosity 14.08-16.75 cP, yield 16.89-41.61%, solubility 78.74-85.42%, surface oil content 0.0899-0.148 g/100g, encapsulation efficiency 57-75.67%, bulk density 0.283-0.334 g/mL. It had a round shape and smooth surface without pores or holes after observation through scanning electron microscope. Balinese cow bone marrow encapsulated by a combination of milk powder, maltodextrin, and Arabic gum (Formula D) was considered as the best formula. Formula D had accurately complete fatty acids, the least amount of peroxide value, and free fatty acids. It also had appropriate physical properties such as lowest surface oil, high solubility, and encapsulation efficiency, as well as better microcapsule morphology. The addition high ratio of a microcapsule in F2 (3:2) did not have many differences in sensory attributes and had a reasonably significant preference. The selected soymilk formula (F2) contained 67.76% carbohydrates, 17.73% protein, 6.3% fat, 3.23% ash, 4.9% water content, and good solubility (95.71%). Fat and ash contents were improved after enrichment with Balinese cow bone marrow microcapsules.