Ekstraksi padat cair betasianin dari kulit buah naga (hylocereus undatus) dengan pengontakan secara dispersi

Abstract

Tanaman buah naga merupakan tanaman yang mulai banyak tumbuh di Indonesia. Pemanfaatan buah naga saat ini hanya terbatas pada konsumsi buahnya saja. Kulit buah naga yang terdiri dari 1/3 buahnya hanya dianggap sebagai limbah, namun ternyata di dalamnya terkandung pigmen betasianin. Kulit buah naga merupakan penghasil betasianin tertinggi (150,46 mg/100 mg) dibandingkan dengan bahan lainnya seperti daun darah (145,81 mg/100 g) yang juga dikenal sebagai sumber betasianin. Betasianin merupakan pigmen warna merah ungu yang berpotensi sebagai zat pewarna alami. Selain itu, betasianin juga bermanfaat sebagai zat antioksidan yang berguna bagi kesehatan tubuh. Penelitian ini sangat berpotensial untuk dikembangkan karena produksi buah naga di Indonesia cukup memadai untuk menghasilkan zat pewarna alami yang semakin jarang digunakan. Tujuan penelitian ini adalah mempelajari pengaruh kondisi ekstraksi dan menentukan kondisi optimum ekstraksi serta model difusi massa pada ekstraksi kulit buah naga secara batch menggunakan pelarut optimum terhadap kualitas dan kuantitas betasianin yang dihasilkan. Manfaat penelitian ini adalah untuk memperoleh model perpindahan massa serta kondisi optimum ekstraksi betasianin dari kulit buah naga yang dapat membuka wawasan dan memberi tantangan kepada pemerintah dan industri untuk memproduksi zat pewarna alami. Metode penelitian yang dilakukan terdiri dari perlakuan awal bahan baku, penelitian pendahuluan, dan penelitian utama. Bahan baku yang digunakan berupa kulit buah naga (Hylocereus undatus) bagian tengah. Perlakuan awal berupa pengecilan ukuran kulit buah naga. Penelitian pendahuluan dilakukan untuk menentukan rentang kecepatan pengadukan yang sesuai dan menentukan pelarut (air, etanol 95%, asam sitrat) menggunakan rancangan percobaan faktor tunggal. Ekstraksi dilakukan dalam ekstraktor batch kapasitas 1 L yang dilengkapi dengan impeller propeller dengan pengontakan secara dispersi pada temperatur kamar. Variasi yang dilakukan meliputi F:S (1:5,5 s.d 1:22,5 g/g), kecepatan pengadukan (159 s.d. 441 rpm), serta ukuran partikel (1-5 mm) menggunakan rancangan percobaan response surface Hybrid. Analisis yang dilakukan meliputi analisis perolehan produk serbuk hasil ekstraksi betasianin, kadar betasianin, serta uji kestabilan betasianin terhadap pH, temperatur, sinar lampu, oksidator, minyak, dan bahan pengawet. Hasil yang didapatkan dari penelitian ini adalah rasio umpan terhadap pelarut memberikan pengaruh terhadap perolehan produk serbuk dan kadar betasianin, disusul ukuran partikel. Peningkatan rasio umpan terhadap pelarut dan pengecilan ukuran partikel akan meningkatkan perolehan produk serbuk dan kadar betasianin. Kecepatan pengadukan mempengaruhi perolehan produk serbuk dan kadar betasianin namun tidak terlalu signifikan. Perolehan produk serbuk yang didapatkan sebesar 1,71-3,85 % dengan kadar betasianin sebesar 9,42-16,55 %. Peningkatan rasio umpan terhadap pelarut dan kecepatan pengadukan dengan ukuran partikel yang kecil akan mengingkatkan nilai kLa. Penurunan rasio umpan terhadap pelarut dan kecepatan pengadukan dengan ukuran partikel yang besar akan meningkatkan nilai kLa. Nilai kLa yang didapat sebesar 0,0023-0,0087 menit-1. Kondisi optimum ekstraksi adalah kecepatan pengadukan 200 rpm, F:S 1:14-1:15 g/g, dan ukuran partikel 1-2 mm. Betasianin yang dihasilkan stabil terhadap temperatur hingga 140 oC, pH 5, lampu sinar fluorescence sebesar 6 W/m2, bahan pengawet asam askorbat, dan sedikit kandungan minyak. Berdasarkan hasil analisis dimensi diperoleh hubungan antara koefisien perpindahan massa volumetrik (kLa) pada lapisan antar fasa padat-cair dengan variabel-variabel ekstraksi yang dinyatakan dalam persamaan bilangan tak berdimensi dengan ralat rata-rata 14,2612 %.