Stabilitas Warna Ubi Jalar Ungu (Ipomoea batatas L) sebagai Pewarna Alami

PENDAHULUAN

Mutu bahan makanan ditentukan oleh beberapa faktor diantaranya cita rasa, tekstur, warna, kandungan gizi, dan sifat mikrobiologisnya. Akan tetapi, warna makanan yang terlihat secara visual akan sangat menentukan mutu bahan makanan (Winarno, 1997).

Saat ini zat warna dalam makanan dan minuman sudah semakin sudah semakin banyak digunakan untuk memberikan daya tarik bagi konsumen. Menurut asalnya, zat warna terdiri dari zat warna alami dan sintetik. Zat warna alami (pigmen) terdapat dalam tanaman maupun hewan. Pengelompokan zat warna alami terbagi menjadi warna kuning, hijau, dan merah. Berbeda dengan zat warna sintetik, zat warna alami yang digunakan pada makanan dan minuman tidak berdampak buruk bagi kesehatan. Namun, zat warna sintetik memiliki stabilitas lebih tinggi dan dapat mencapai warna yang diinginkan dengan penggunaan dalam jumlah kecil sehingga lebih sering digunakan meskipun memiliki efek samping yang karsinogenik.

Penggunaan zat warna sintetik yang memiliki beberaapa batasan menyebabkan penelitian terhadap zat warna alami penting untuk dilakukan. Beberpa pewarna sintetis mengandung logam berat yang berbahaya bagi kesehatan. Oleh karena itu, pencarian sumber zat pewarna alami perlu ditingkatkan. Salah satu zat pewarna alami yang memiliki potensi untuk diekstrak adalah antosianin (Hanum, 2000).

Ubi jalar ungu merupakan salah satu sumber antosianin yang dapat ditemukan di  Indonesia. Kandungan antosianin pada uubi jalar ungu lebih besar dibandingkan ubi jalar jenis yang lain yaitu sebesar 11,051 mg/100 gr (Arixs, 2006).

Antosianin tidak menyebabkan kerusakan pada bahan makanan dan kemasannya serta tidak beracun bagi tubuh sehingga telah memenuhi syarat untuk menjadi zat pewarna makanan dan diakui secara Internasional

Ubi jalar ungu sdalah tumbuhan merambat yang dapat hidup disegala cuaca, didaerah pantai maupun pegunungan (Abdullah, 2005). Penelitian ini menggunakan ubi jalar ungu karena banyak ditemukan di Indonesia, harganya murah, tidak memberikan efek samping yang merugikan kesehatan. Ubi jalar ungu memiliki lebih banyak pigmen antosianin dibandingkan varietas lain karena kulit dan dagingnya berwarna ungu . Pigmen antosianin ini dapat dijadikan pewarna makanan dan minuman (Yoshinaga, 1995).

Gao dan Mazza (1996) melakukan penelitian dengan melakukan ekstraksi pada biji bunga matahari yang berwarna ungu. Budiarto (1991) melakukan ekstraksi antosianin pada kulit buah manggis dengan menggunakan pelarut air, metanol dan etanol. Hasilnya didapatkan  intensitas warna yang lebih baik dengan pelarut metanol dan etanol. Polaritas senyawa metanol dan etanol lebih rendah dibandingkan air. Oleh karena itu disimpulkan bahwa pelarut dengan polaritas rendah dan menjadi solvent yang lebih baik dalam mengekstraksi antosianin.

Penelitian ini menggunakan komposisi pelarut untuk ekstraksi dengan perbandingan asam asetat: etanol: air = 1:50:49. Hasilnya menunjukkan bahwa pelarut asam alcohol lebih efektif dalam mengekstraksi antosianin dari bahan tanaman.

Antosianin merupakan pigmen yang bersifat polar dan mudah larut dalam pelarut-pelarut polar. Oleh karena itu, dalam penelitian ini ekstraksi antosianin dilakukan dalam campuran pelarut dengan perbandingan tertentu antara asam asetat, etanol dan air. Zat warna antosianin terbaik yang sudah dihasilkan akan diuji stabilitasnya terhadap pengaruh pH, kadar garam, kadar garam, waktu pemanasan, suhu pemanasan dan sebagai aplikasinnya pada pembuatan jelly dan agar-agar

Tujuan penelitian ini untuk menemukan perbandingan pelarut dari campuran asam asetat, etanol dan air  yang paling tepat untuk ekstraksi antosianin dan untuk mengetahui stabilitas antosianin dari ubi jalar ungu.

METODOLOGI PENELITIAN

• Bahan dan Alat

Penelitan ini menggunakan ubi jalar ungu (Ipomoea batatas ) sebagai bahan baku. Bahan kimia yang digunakan pada penelitian ini adalah asam asetat, etanol 96%, air, garam, gula, tepung karagenan, dan agar-agar putih.

Alat yang digunakan untuk preparasi dan ekstraksi antara lain blender, beaker glass, water bath, termometer, pisau, corong, kompor, kertas saring, erlenmeyer, timbangan, pengaduk, kain saring, penangas air, dan gelas ukur. Alat yang digunakan untuk analisa antara lain corong Spektrofotometer Spectronic 21D, pH, dan tabung reaksi.

Metode Penelitian

Terdapat dua tahapan yang dilakukan pada penelitian ini. Tahap pertama adalah ekstraksi zat warna ungu dari ubi jalar ungu dengan beberapa perbandingan pelarut (campuran air, asam asetat, dan etanol yaitu 25:1:5; 20:1:10;   15:1:15;   10:1:20   dan  5:1:25).

Rancangan Acak Lengkap (RAL) faktor tunggal digunakan pada penelitian ini. Masing-masing perrcobaan diulang sebanyak 3 kali. Penelitian ini menggunakan Duncan (DMRT) sebagai uji lanjutan. Tahap kedua penelitian bertujuan untuk menguji stabilitas zat warna ungu dari ubi jalar ungu terhadap pengaruh pH, kadar garam, kadar gula, suhu pemanasan, lama pemanasan dan pada pembuatan jelly karagenan serta agar-agar

Beberapa parameter yang diamati pada tahap pertama antara lain:

• Analisa Konsentrasi Antosianin (Hanum, 2000).
• Analisa pH pelarut (Sudarmadji, 1989)
• Intensitas Warna (Yuwono dan Susanto, 1998)

Pada tahapan kedua terdapat beberapa parameter yang diamati antara lain:

• Stabilitas warna ungu pada pH 3,4,5,6,7,8,9 (Wijaya, L.S., dkk, 2001)
• Stabilitas warna ungu pada kadar garam 2 %; 4 %; 6 %; 8 % dan 10 %
• Stabilitas warna ungu pada kadar gula 10 %;20 %; 30 %; 40 % dan 50 %
• Stabilitas warna ungu pada pemanasan setelah mendidih 0, 30, 60, 90 menit (Wijaya, L.S., dkk, 2001)
• Stabilitas warna ungu pada pemanasan 70 C; 80 C; 90 C dan 100 C
• Stabilitas warna ungu pada makanan jelly karagenan dan agar-agar.

Prosedur Penelitian

Tahap 1: Ekstraksi zat warna ubi jalar ungu

• Ubi jalar ungu yang digunakan adalah bagian dagingnya. Ubi jalar ungu disortasi dan dikupas kulitnya.
• Ubi jalar ungu kemudian dicuci dan ditiriskan
• Ubi jalar ungu diiris dengan ketebalan 0,3 cm kemudian ditimbang sebanyak 100 gr.
• Irisan ubi jalar ungu kemudian dihancurkan dengan blender dan pelarut dengan perbandingan bahan: pelarut sebanyak 1:2 selama 3 menit.

Pelarut yang digunakan yaitu:

A1 = air: asam asetat : etanol (25:1:5)

A2 = air : asam asetat : etanol (20:1:10)

A3 = air : asam asetat : etanol (15:1:15)

A4 = air : asam asetat : etanol (10:1:20)

A5 = air : asam asetat : etanol (5:1:25)

• Ekstrak disaring menggunakan kain saring untuk mendapatkan filtrat pigmen.
• 
  
• Filtrat pigmen kemudian diuapkan dengan water bath pada suhu 50C untuk menguapkan etanol agar filtrat pigmen menjadi kental. .
• Filtrat pigmen kemudian disaring menggunakan kertas saring untuk memisahkan endapan dan didapatkan pewarna ubi jalar ungu
• Pewarna ini dianalisa secara kimiawi untuk menilai pH pelarut, intensitas warna, dan konsentrasi antosiani.

Stabilitas pigmen diuji terhadap pengaruh :

pH 3, 4, 5, 6, 7, 8 dan 9

Kadar garam 2%, 4%, 6%, 8% dan 10%

Kadar gula 10%, 20%, 30%, 40% dan 50%

Lama pemanasan 0, 30,60 dan 90 menit

Suhu pemanasan 70, 80, 90 dan 100C

Pada pembuatan jelly karagenan dan agar-agar.

HASIL DAN PEMBAHASAN

• Hasil Analisa pH dan perhitungan polaritas pelarut

Nilai rata-rata pH dan perhitungan polaritas pelarut disajikan pada Tabel 1.

Tabel 1. Nilai rata-rata pH dan perhitungan pelarut pada perlakuan perbandingan jenis pelarut

Perbandingan Pelarut (air : as. asetat : etanol)

Polaritas

pH

25 : 1 : 5

32,77

6,80

20 : 1 : 10

41,82

6,75

15 : 1 : 15

50,86

6,65

10 : 1 : 20

59,91

6,55

5 : 1 : 25

68,96

6,40

Hasil Analisa pada penelitian Tahap I

• Konsentrasi Antosianin

Konsentrasi antosianin dihitung dengan perumusan yang dipergunakan oleh Hanum (2000). Berdasarkan analisis tersebut, diketahui bahwa perbandingan jenis pelarut secara nyata berpengaruh terhadap konsentrasi antosianin (p 0,05). Nilai rata-rata konsentrasi antosianin yang dihasilkan dalam penelitian ini dapat dilihat pada Tabel 2.

Tabel 2. Nilai rata-rata konsentrasi antosianin ubi jalar ungu pada perlakuan perbandingan jenis pelarut.

Perbandingan Pelarut air : asam asetat : etanol)

Kons.

Antosianin (mg/100 gr)

Notasi

25 : 1 : 5

1.3170

a

20 : 1 : 10

1.0581

b

15 : 1 : 15

0.9662

c

10 : 1 : 20

0.8264

d

5 : 1 : 25

0.7531

e

Keterangan : Nilai rata-rata yang diikuti oleh huruf yang berbeda berarti berbeda nyata

Tabel 2 menunjukkan bahwa nilai konsentrasi antosianin ubi jalar ungu berkisar antara 0,75313 sampai 1,31701 mg/100 gr. Perbandingan antara air, asam asetat, dan etanol sebesar 5:1:25 menghasilkan konsentrasi antosianin paling tingi yaitu 1,31701 mg/100 gr. Perbandingan air, asam asetat, dan etanol sebesar 25:1:5 menghasilkan konsentrasi antosianin yang paling rendah yaitu 0,75313 mg/100 ml. Grafik pengaruh perbandingan campuran jenis pelarut terhadap konsentrasi antosianin dapat ditampilkan pada Gambar 2.

  

 

Gambar 1. Pengaruh perbandingan jenis pelarut terhadap konsentrasi antosianin

Gambar 1 menunjukkan bahwa semakin rendah proporsi air dan semakin tinggi proporsi etanol yang digunakan akan menghasilkan konsentrasi antosianin yang semakin tinggi. Hal ini menunjukkan bahwa antosianin dalam ubi jalar ungu bersifat kurang polar dibandingkan air. Antosianin dapat trekstrak pada polaritas dengan kisaran 32,77 (perbandingan air : asam asetat : etanol = 5 : 1 : 25) sedangkan air memiliki polaritas 80,40. Hal ini sejalan dengan penelitian Pujaatmaka (1986) yang menyatakan bahwa salah satu yang mempengaruhi kecocokan sifat antara pelarut dan zar terlarut adalah polaritasnya.

Hasil Uji Stabilitas Warna (Tahap II)

• Stabilitas Warna Terhadap Pengaruh pH

Hasil pengamatan stabilitas warna merah dari ubi jalar ungu pada pH 3,4,5,6,7,8,9 memiliki absorbansi antara 0,371 -- 0,546 pada panjang gelombang 517 nm (Tabel 3).

Tabel 3. Rata-rata nilai absorbansi warna Ekstrak ubi jalar terhadap pengaruh pH

Perlakuan

Rata-rata Absorbansi ( = 517 nm)

pH 3

0,546

pH 4

0,490

pH 5

0,439

pH 6

0,414

pH 7

0,388

pH 8

0,369

pH 9

0,371

Gambar 2. Spektrum absorbansi ekstrak warna ubi jalar ungu terhadap pengaruh pH

Gambar 2 menunjukkan bahwa nilai absorbsi akan semakin tinggi seiring dengan semakin rendah nilai pH. Perlakuan pH dapat menyebabkan penurunan stabilitas ekstrak warna. Selain itu, terjadi perubahan warna pada absorbansi pigmen di pH 5. Hal ini menandakan terjadinya kerusakan antosianin. Hasil penelitian ini menunjukkan bahwa antosianin dari ekstrak ubi jalar ungu lebih stabil saat diabsorbansi pada pH asam dibandingkan pH basa. Hasil ini sesuai dengan penelitian Markakis (1982) yang menunjukkan terjadinya pemucatan warna pigmen antosianin pada pH 5 keatas dan sesuai dengan penelitian Hanum (2000), yang melakukan penelitian pada betas ketan hitam dan ditemukan penurunan kadar pigmen yang lebih besar pada pH 5,5 dibandingkan pH 3,5 dan 4,5.

Stabilitas Warna Terhadap Pengaruh Kadar Garam

      Hasil pengamatan stabilitas pigmen antosianin memiliki absorbansi antara 0,630 sampai 0,646 terhadap kadar garam 2 sampai 10% pada panjang gelombang 517 nm.

Tabel 4. Rata-rata nilai absorbansi warna terhadap pengaruh kadar garam

Perlakuan

Rata-rata Absorbansi

( =517 nm)

K. garam 2%

0,646

K garam 4%

0,638

K. garam 6%

0,641

K. garam 8%

0,643

K. garam 10%

0,630

Gambar 3. Spektrum absorbansi warna merah antosianin ubi jalar ungu terhadap pengaruh kadar garam

Dari gambar 3 terlihat bahwa semakin ekstrak warna ubi jalar ungu lebih stabil pada kadar garam yang lebih kecil. Hal ini ditunjukkan dengan nilai absorbansi yang semakin menurun pada kadar garam yang lebih besar. Adanya reaksi antara gugus reaktif pada pigmen dan garam dan merupakan kemungkinan penyebab penurunan absorbansi.

Stabilitas Warna Terhadap Pengaruh Kadar Gula

Rerata hasil absorbansi berdasarkan pengamatan terhadap stabilitas warna dari ubi jalar ungu terhadap kadar gula sebesar 10 sampai 50 % adalah 0,384 sampai 0,571 dengan panjang gelombang 517 nm.

Tabel 5. Rata-rata nilai absorbansi warna terhadap pengaruh kadar gula

Perlakuan

Rata-rata Absorbansi 

( = 517 nm)

K. gula 10%

0,571

K. gula 20%

0,440

K. gula 30%

0,442

K. gula 40%

0,491

K. gula 50%

0,384

Pada Tabel 5 terlihat bahwa pada kadar gula 10% memiliki rata-rata nilai absorbansi yang paling tinggi pada = 517 nm, sedangkan pada kadar gula 50% memiliki rata-rata nilai absorbansi yang paling rendah.

  

 

Gambar 4. Spektrum absorbansi warna merah antosianin ubi jalar ungu terhadap pengaruh kadar gula

Gambar 4 menunjukkan terjadi penurunan absorbansi warna merah pada ubi jalar ungu stabilitas seiring dengan meningkatnya kadar gula. Hal ini disebabkan karena terjadi degradasi warna pada kadar gula yang tinggi sehingga warna akan semakin pudar. Menurut deMan (1997), terjadi kerusakan pigmen pada konsentrasi gula yang tinggi. Hal ini sesuai dengan penelitian  Sudarmanto dkk. (1990) bahwa peningkatan kadar gula, lama penyimpanan, dan suhu yang tinggi akan mempengaruhi laju kerusakan antosianin.

Stabilitas Warna Terhadap Pengaruh Lama Pemanasan

Hasil pengamatan stabilitas pigmen antosianin terhadap waktu pemanasan dilakukan pada suhu 100C dengan lama pemanasan 0 -- 90 menit memiliki absorbansi antara 0,546 -- 0,560 pada panjang gelombang 517 nm.

Tabel 6. Rata-rata nilai absorbansi warna terhadap pengaruh lama pemanasan

  

 

Gambar 5. Spektrum absorbansi warna merah antosianin ubi jalar ungu terhadap pengaruh lama pemanasan

      Gambar 5 menunjukkan bahwa waktu pemanasan mempengaruhi nilai absorbansi Nilai absorbansi akan semakin menurun seiring dengan semakin lama pemanasan. Pigmen antosianin akan mengalami dekomposisi jika semakin lama waktu pemanasan. Menurut Sutrisno (1987) dalam Wijaya dkk. (2001) suhu dan lama pemanasan akan menyebabkan perubahan struktur dan dekomposisi sehingga warna menjadi lebih pucat.

Stabilitas Warna Terhadap Pengaruh Suhu

Hasil pengamatan stabilitas pigmen antosianin terhadap pengaruh suhu antara 70 - 100C selama 1 jam memiliki absorbansi antara 0,476 -- 0,550 pada = 517 nm.

Tabel 7. Rata-rata nilai absorbansi warna

terhadap pengaruh suhu pemanasan

Perlakuan

Rata-rata Absorbansi 

( = 517 nm)

Suhu 70C

0,550

Suhu 80C

0,499

Suhu 90C

0,480

Suhu 100C

0,476

  

 

 

Gambar 6. Spektrum Absorbansi Warna Merah Antosianin Ubi Jalar Ungu Terhadap Pengaruh Suhu Pemanasan

Gambar 6 menunjukkan absorbansi warna akan semakin rendah pada suhu pemanasan yang lebih tinggi. Stabilitas warna ekstrak zat dari ubi jalar ungu akan menurun akibat pemanasan. Pemanasan akan menyebabkan kerusakan gugus kromofor pigmen dan terjadi pemucatan warna. Hal ini sejalan dengan penelitian Ponting et al (1960) terhadap sari buah anggur yang menyatakan bahwa pemanasan berpengaruh pada stabilitas warna Pendapat lain yang disampaikan oleh Markakis (1982) dalam Wijaya dkk (2001), menyatakan bahwa penurunan stabilitas disebabkan akibat terjadinya dekomposisi antosianin

Stabilitas Warna Terhadap Produk Jelly Karagenan dan Agar-agar Putih

Tabel 8 menunjukkan nilai absorbansi warna pada produk jelly karagenan dan agar-agar putih

Tabel 8. Nilai absorbansi stabilitas warna

pada produk

Aplikasi Produk

Absorbansi

Jelly Karagenan

0,650

Agar-agar putih

0,632

Tabel 8 menunjukkan bahwa nilai absorbansi pada agar-agar putih sebesar 0,632 dan pada jelly karagenan sebesar 0,650. Oleh karena itu,  aplikasi pada produk jelly karagenan dan agar-agar terbukti tidak merubah dan mempengaruhi intensitas warna sehingga warna yang dihasilkan tetap stabil.

KESIMPULAN

 

• Perlakuan terbaik yang digunakan adalah perbandingan jenis pelarut air : asam asetat : etanol = 5 : 1 : 25 dengan polaritas 32,77 pada pH pelarut 6,80 akan menghasilkan konsentrasi antosianin dari ekstrak ubi jalar ungu tertinggi yaitu 1,3170 mg/100 gr.
• Antosianin dari ekstrak ubi jalar ungu lebih stabil pada kondisi pH asam dibanding pH basa, masih stabil pada kadar gula sampai 50%; terjadi penurunan stabilitas pada lama pemanasan sampai 60 menit dan stabil pada waktu yang lebih lama, terjadi penurunan stabilitas pada pemanasan sampai suhu 80C, dan stabil pada suhu yang lebih tinggi; serta tetap stabil saat diaplikasikan pada pembuatan jelly dan agar-agar.

DAFTAR PUSTAKA

Anonimous. 2003. Lezat, Es Krim Ubi Jalar. www.pikiran-rakyat.com.

Anonimous. 2006. Pewarna Makanan dari Ubi Jalar. www.widyamandala.com. 21 Desember 2006.  

Arixs. 2006. Mengenalkan Olahan Bahan Pangan Nonberas Bali, Denpasar, Bandung. www.cybertokoh.com.

Budiarto, H. 1991. Stabilitas Antosianin dalam Minuman Berkarbonat. Jurusan Teknologi Pertanian. IPB. Bogor.

Downhan, A and Collins, P.2000. Colouring Our Food in The Lart and Next Millenium. International Journal of Food Science and Technology. Vol. 35 : 5 -- 22. Blackwell Science Ltd. London.

Eskin, N.A.M. 1990. Plant Pigments, Flavors and Textures. Academic Press. New York.

Furuta, S., I. Suda, Y. Nishiba and O. Yamakawa. 1998. High Tert- Butyvars with Radical Scavenging Activities of Sweet Potato Cultivars with Purple Flesh. Food Science Technology Inc. Tokyo.

Hanum, T., 2000. Ekstraksi dan Stabilitas Zat Pewarna Alam dari Katul Beras Ketan Hitam (Oryza sativa glutinosa). Bul. Teknol. Dan Industri Pangan, Vol. XI, No.1. Jurusan Teknologi Hasil Pertanian Fakultas Pertanian Universitas Lampung. Bandar Lampung.

Hayley's. 2001. Condensed Chemical Dictionary. 14 th edition. Revised by Richard J. Lewis, Sr. John Wiley & Sonc, Inc.

Hendry, and J.D.Hougtoa. 1996. Natural Food Colorant. Chapman anad Hall. New York.

Jenie, dkk. 1994. Pemanfaatan Ampas Tahu, Ongkok dan Dedak Untuk Produksi Pigmen Merah oleh Monascus purpureus. Buletin Teknologi dan Industri Pangan: 22-24.

Lee,H.S and Walker.1991. Anthocyanin Pigments in The Skin of Lyches Fruit. Journal of Food Science.

Scheflan, L. and F.J.Morris. 1953. The Handbook of Solvent. D. Van Norstrand Company Ltd. Canada.

Shi et al. 1992. Stability of Anthocyanins from Tradescania pallida. Journal of Foods Science 57 (3): 758 -- 771. 

Shriner et al .1980. The Systematic Identification of Organinic Compounds. 6th Edition. John Wiley and Sons Inc. Singapore.

Sudarmadji, S, dkk. 1996. Analisa Bahan Makanan dan Pertanian. Liberty. Yogyakarta.

Sudarmanto. 1990. Bahan Pewarna Alami dalam Tanaman Pangan. PAU Pangan dn Gizi. UGM. Yogyakarta.

Vargaz, F.D and Lopez,O.D.2003. Natural Colorants for Food and Reutra Ceutical Uses. CRC Press. New York.

Vogel. 1987. Kimia Analisis Kuantitatif Anorganik.         Penerjemah :Pudjaatmaka H dan Setiono. EGC. Jakarta.

Winarno, F.G., 1997. Kimia Pangan dan Gizi. PT. Gramedia. Jakarta.

Wijaya, L.S., dkk. 2001. Ekstraksi dan Karakterisasi Pigmen dari Kulit Buah Rambutan (Nephelium lappaceum) var Binjai. Biosain, Vol. I No. 2.

Yoshinaga, M. 1995. New Cultivar "Ayamurasaki" for Colorant Production Sweet Potato. Research Front No.1 : 2

Yuwono, S.S dan Susanto. 1998. Pengujian Fisik Pangan. Fakultas Teknologi Pertanian Universitas Brawijaya. Malang.