Makalah Kelompok B /TKL-Khusus Posted 29 November, 2002

Falsafah Sains (PPs 702)

Program Pasca Sarjana / S3

Institut Pertanian Bogor

November 2002

Dosen:

Prof Dr Ir Rudy C Tarumingkeng (Penanggung Jawab)

STABILITAS EMULSI DAN EFISIENSI ENKAPSULASI MINYAK IKAN LEMURU (Sardinella lemuru)

Oleh:

Kelompok B

Aef Permadi/C.561020044

Djodjo Suwardjo/C.5620140514

Harun Al Rasyid M/C. 561020154

I Nyoman Suyasa/C.561020024

Nazori Djazuli/C.561020084

Y.A. Budhi Jatmiko/C.561020

ABSTRACT

Fish oil extracted from oil sardine (Sardinella lemuru) is rich in omega-3 fatty acids. The oil is mostly found as the by-product of fish meal and canned fish processing in Muncar, East Java. One of the efforts to diversify the oil utilization is by encapsulating using spray drying method. A study on the emulsion stability of fish oil from oil sardine (Sardinella lemuru) and its effect on the efficiency of encapsulation process was conducted by using lecithin, tween-80, gum arabic, gelatin, and sodium carboxymethylcellulose (CMC). The results indicated that use of lecithin alone showed a better stability to fish oil compared to the one mixed with tween-80. Emulsion stability of fish oil made using fish oil, lesitin, and gum arabic : gelatin, at ratio of 25 %, 5 %, 75 % : 25 % was better (18 hours) than the ones made with other ratios. Study on the use of CMC to improve emulsion stability revealed that CMC addition as much as 10 % indicated a high emulsion stability. Further investigation exhibited that emulsion stability level gave the significant effect on encapsulation efficiency of fish oil.

1. PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Menurut Stansby (1982), minyak ikan banyak mengandung jenis asam lemak omega-3 yakni EPA (Eicosapentaenoic Acid) dan DHA (Docosahexaenoic Acid). Hasil penelitian Dewi (1996) menunjukkan bahwa kandungan EPA dan DHA pada minyak ikan lemuru masing-masing sebesar 15 % dan 11 %. Minyak ikan lemuru ini dapat diperoleh dari hasil samping pengolahan pengalengan dan penepungan ikan lemuru yang banyak terdapat di daerah Muncar, Jawa Timur.

Enkapsulasi minyak ikan lemuru merupakan suatu upaya memanfaatkan potensi yang dimiliki minyak ikan lemuru sebagai bahan makanan tambahan. Teknik enkapsulasi dapat mengatasi kelemahan minyak ikan yang bersifat sangat sensitif terhadap oksigen dan memiliki cita rasa yang tidak enak dengan menghasilkan produk berbentuk padatan berukuran mikro sehingga dapat dengan mudah dicampur dengan makanan lain.

Enkapsulasi adalah suatu proses melapisi bahan dengan suatu pelapis polimer. Menurut Risch (1995) terdapat beberapa teknik enkapsulasi yang dapat digunakan yaitu pengeringan semprot (spray-drying), pendinginan semprot (spray-chilling), ekstruksi, dan koaservasi. Diantara teknik-teknik ini, pengeringan semprot merupakan salah satu teknik yang telah lama dikenal, digunakan, serta dianggap sangat ekonomis.

Enkapsulasi dengan pengering semprot meliputi dua tahapan yaitu emulsifikasi minyak dengan polimer dan penghilangan pelarut dengan udara panas. Emulsifikasi merupakan proses pembentukan emulsi yang mana butiran minyak terdispersi dengan butiran yang sangat kecil dalam larutan bahan pelapis. Menurut Velikonja dan Kosaric (1993), emulsi merupakan suatu sistim yang tidak stabil dimana fase-fasenya mempunyai kecenderungan memisah. Untuk itu stabilitas emulsi ini menjadi salah satu faktor sangat penting dalam proses enkapsulasi dengan metode pengeringan semprot (Kenyon dan Anderson, 1988; Risch dan Reineccius, 1988 dalam Sheu dan Rosenberg, 1995; dan Lin, et al.,1995).

Penelitian mengenai enkapsulasi minyak ikan lemuru telah dilakukan oleh Ariati (1998). Dalam penelitian tersebut digunakan bahan pelapis gum arab dan isolat protein kedelai untuk mengenkapsulasi minyak ikan. Efisiensi enkapsulasi tertinggi yang diperoleh dalam penelitian tersebut sebesar 76 %.

Pada ini dilakukan pembuatan emulsi minyak ikan lemuru menggunakan lesitin dan tween-80 sebagai pengemulsi; gum arab dan gelatin sebagai bahan pelapis; dan sodium carboxymethylcellulose (CMC) sebagai penstabil. Tiga tingkat stabilitas emulsi yang dihasilkan kemudian dipilih dan diolah menjadi produk mikrokapsul dengan pengering semprot.

1.2. Tujuan

Studi ini bertujuan untuk (1) mempelajari penggunaan lesitin, tween-80, gum arab, gelatin, dan sodium carboxymethylcellulose (CMC) dalam menstabilkan emulsi minyak ikan lemuru, (2) mengetahui pengaruh stabilitas emulsi terhadap efisiensi enkapsulasi minyak ikan lemuru dengan metode pengeringan semprot.

2. METODOLOGI

2.1. Bahan dan Alat

Bahan baku yang digunakan adalah minyak ikan lemuru (sardine oil) hasil samping pengolahan penepungan ikan dari Laboratorium Pembinaan dan Pengujian Mutu Hasil Perikanan (LPPMHP), Muncar, Banyuwangi. Bahan-bahan lain yang digunakan adalah gelatin, gum arab, lesitin, tween-80, Sodium carboxymethyl cellulose (CMC), heksan, chloroform, NaOH, AgNO_3, HCl, asam asetat, KI, Na₂S₂O_3, pati, eter, etanol, KOH, dan Wijs.

Peralatan yang digunakan yaitu tabung reaksi, mini spray dryer (Buchi 190), homogeniser, soxhlet, jangka sorong, hot plate, thermometer, dan peralatan kaca yang umum digunakan di laboratorium.

2.2. Metode Penelitian

Penelitian dilakukan dengan tahapan-tahapan sebagai berikut: 1) pemurnian minyak ikan lemuru; 2) penggunaan bahan pengemulsi; 3) penggunaan bahan pengemulsi dan bahan pelapis; 4) penggunaan CMC; 5) pengeringan emulsi minyak ikan dengan pengering semprot (Gambar 1). Pada tahapan-tahapan 2), 3), dan 4) tersebut digunakan peubah stabilitas emulsi. Pengukuran stabilitas emulsi berdasarkan persen pemisahan selama waktu penyimpanan.

Produk mikrokapsul hasil pengeringan semprot dianalisa efisiensi proses enkapsulasinya dengan membandingkan jumlah minyak terkapsul terhadap jumlah minyak yang digunakan (Lin et al., 1995). Hasil analisa diuji dengan analisis varian acak lengkap yang dilanjutkan dengan uji Duncan (Garpersz, 1991).

3. HASIL DAN PEMBAHASAN

3.1. Karakteristik Mutu Minyak Ikan

Karakteristik mutu minyak ikan sebelum dimurnikan (kasar ) dan setelah dimurnikan dapat dilihat pada Tabel 1. Proses pemurnian telah memperbaiki warna dan bau dari minyak ikan serta menurunkan kadar asam lemak bebas dan bilangan peroksida. Penurunan tersebut disebabkan karena pengaruh dari NaOH, bentonit, maupun panas yang digunakan dalam proses pemurnian minyak.

Tabel 1 : Karakteristik mutu minyak ikan

K a r a k t e r i s t i k	Minyak
K a r a k t e r i s t i k	Kasar	Murni
W a r n a	Coklat hitam	kuning
B a u	Menyengat	kurang menyengat
Asam lemak bebas (%)	15,75	0,09
Bilangan Iod (gr/100 gr)	190,40	188.35
Bilangan Peroksida (meq/kg)	8,80	3,29

3.2. Penggunaan Pengemulsi

Hasil uji stabilitas terhadap berbagai emulsi dengan nisbah pengemulsi lesitin dan tween-80 berbeda menunjukkan bahwa emulsi dengan penggunaan tunggal lesitin (nisbah 1 : 0) memiliki stabilitas yang paling tinggi (Gambar 2). Hal ini diduga karena lesitin yang lebih bersifat lipopilik (HLB 3) ditarik oleh droplet minyak yang juga bersifat lipopilik sehingga melapisinya dengan baik. Droplet-droplet minyak yang terlapisi pengemulsi lesitin dengan baik akan terhindar dari saling bertumbukkan sehingga droplet minyak tidak mudah menyatu.

Gambar 2. Stabilitas emulsi (%) dari berbagai nisbah tween-80 (T80) dan lesitin (L)

3.3. Penggunaan Bahan Pengemulsi dan Pelapis

Hasil pengujian stabilitas emulsi berbagai komposisi minyak ikan lemuru, bahan pengemulsi lesitin dan bahan pelapis (Tabel 2) memperlihatkan bahwa emulsi dengan kombinasi minyak ikan, lesitin, dan nisbah gum arab:gelatin masing-masing sebesar 25 %, 5 %, dan 75:25 % mempunyai stabilitas emulsi tertinggi (18 jam). Hal ini kemungkinan disebabkan peran gum arab dan lesitin yang dominan dalam menstabilkan. Disamping itu juga disebabkan jumlah minyak yang terdapat dalam emulsi sebesar 25 % cenderung memberikan stabilitas yang lebih tinggi.

3.4. Penambahan CMC

Hasil pengujian memperlihatkan bahwa emulsi dengan pemberian CMC sebesar 10 % memberikan kestabilan yang tinggi. Akan tetapi penambahan CMC yang lebih besar dari 10 % menyebabkan menurunnya stabilitas emulsi (Gambar 3 ).

Tingginyanya stabilitas emulsi diduga karena CMC meningkatkan viskositas sistim emulsi. Peningkatan viskositas diduga karena gugus karboksil yang terdapat pada molekul CMC bersifat dapat mengikat air sehingga meningkatkan viskositas pada fase cair. Viskositas yang tinggi menurunkan pergerakan droplet minyak dan membantu mencegah penggabungan droplet minyak.

Tabel 2. Stabilitas emulsi (%) kombinasi konsentrasi minyak ikan, lesitin, dan nisbah gum arab : gelatin

Emulsi	Jam Pengamatan
	0		1		2		4		6		8		10		12	14	16	18	20
A₁B₁C₁	100	100		100		99		99		98		98		98		97	97	97	96
A₁B₂C₁	100	100		100		99		99		99		98		98		98	97	97	97
A₁B₃C₁	100	100		100		99		99		99		99		99		99	99	99	98
A₁B₁C₂	100	100		100		100		100		100		100		100		99	99	99	99
A₁B₂C₂	100	100		100		100		100		100		100		99		99	99	98	98
A₁B₃C₂	100	100		100		100		100		100		100		100		100	95	95	95
A₁B₁C₃	100	100		100		100		100		100		100		100		100	100	100	99
A₁B₂C₃	100	100		100		100		100		100		100		99		99	99	99	99
A₁B₃C₃	100	100		100		100		100		100		100		99		99	99	99	99
A₂B₁C₁	100	100		99		99		98		98		97		97		97	96	96	95
A₂B₂C₁	100	100		99		99		99		98		98		97		97	97	96	96
A₂B₃C₁	100	100		100		99		99		99		99		99		98	98	98	98
A₂B₁C₂	100	100		100		100		99		98		96		95		94	92	92	92
A₂B₂C₂	100	100		100		100		97		95		94		92		92	91	91	91
A₂B₃C₂	100	100		100		96		93		92		92		91		91	91	91	91
A₂B₁C₃	100	100		100		100		99		99		99		99		99	99	99	99
A₂B₂C₃	100	100		98		98		98		98		98		98		98	98	97	97
A₂B₃C₃	100	98		98		98		97		97		97		97		96	96	96	96

Keterangan:

Konsentrasi minyak (A) = A₁. 25 %, dan A₂50 %

Nisbah gum arab : gelatin (B) = B₁ 75 % : 25 %, B₂50 % : 50 %, dan B₃25 % : 75 %

Konsentrasi lesitin (C ) = C₁ 0 %, C₂ 1 %, dan C₃ 5 %

Gambar 3. Stabilitas emulsi minyak ikan lemuru dengan konsentrasi CMC berbeda.

3.5. Pengaruh Stabilitas Emulsi Terhadap Efisiensi Enkapsulasi

Hasil pengujian memperlihatkan efisiensi enkapsulasi sebesar 92 % berasal dari emulsi dengan tingkat kestabilan 28 jam, efisiensi enkapsulasi sebesar 90 % berasal dari emulsi dengan tingkat kestabilan 14 jam, dan efisiensi enkapsulasi sebesar 58 % berasal dari emulsi dengan tingkat kestabilan kurang dari 1 jam (Gambar 4). Hasil ini menunjukkan bahwa stabilitas emulsi dapat meningkatkan efisiensi enkapsulasi yaitu dari 58 % yang dicapai dari tingkat kestabilan kurang dari 1 jam menjadi 90 % yang dicapai dari tingkat kestabilan 14 jam. Peningkatan kestabilan diatas 14 jam menunjukkan kecenderungan tingkat efisiensi yang sama.

Hasil penelitian ini memperlihatkan bahwa kestabilan emulsi sebelum pengeringan akan berpengaruh terhadap mikrokapsul minyak ikan lemuru yang dihasilkan. Hal ini diduga karena pada emulsi yang stabil, droplet minyak ikan yang terbentuk pada proses emulsifikasi senantiasa terlapisi dengan baik di dalam sistim emulsi sebelum maupun selama proses pengeringan berlangsung sehingga dapat menjamin keberadaan droplet minyak di dalam mikrokapsul yang di hasilkan dengan demikian efisiensi enkapsulasinya tinggi.

Gambar 4. Pengaruh tingkat stabilitas emulsi minyak ikan terhadap efisiensi enkapsulasi

Senyawa yang berperan melapisi droplet minyak terutama lesitin disamping juga gum arab dan gelatin. Menurut Marshall (1996) pengemulsi akan lebih kuat ditarik oleh droplet minyak dibandingkan dengan protein. Ujung lipopilik dari lesitin berikatan dengan droplet minyak sedangkan ujung hidropiliknya berikatan dengan fase kontinyu air, gum arab, maupun gelatin. Gum arab diduga berperan cukup besar dalam pembentukan film yang mengstabilkan emulsi dan melindungi droplet minyak selama proses pengeringan sehingga menghasilkan efisiensi yang tinggi.

4. KESIMPULAN DAN SARAN

4.1.1. Kesimpulan

Penggunaan pengemulsi lesitin secara tunggal lebih baik dibandingkan dicampur dengan tween-80, dalam menstabilkan emulsi minyak ikan lemuru. Komposisi minyak ikan dan lesitin serta nisbah gum arab : gelatin, masing-masing sebesar 25 %, 5 %, 75 : 25 % menghasilkan emulsi dengan stabilitas tertinggi (18 jam). Penambahan CMC 10 % menghasilkan emulsi dengan stabilitas tertinggi (28 jam). Efisiensi enkapsulasi tertinggi berasal dari emulsi dengan tingkat kestabilan paling tinggi (stabilitas 28 jam) yaitu sebesar 92 %. Stabilitas emulsi dapat meningkatkan efisiensi enkapsulasi yaitu dari 58 % (kestabilan kurang dari 1 jam) menjadi 90 % yang dicapai dari tingkat kestabilan 14 jam. Peningkatan kestabilan diatas 14 jam menunjukkan kecenderungan tingkat efisiensi yang sama.

4.2. Saran

Perlu dilakukan penelitian lebih lanjut mengenai pengujian stabilitas mikrokapsul yang dihasilkan untuk mengetahui pengaruh efisiensi yang tinggi terhadap kestabilan mikrokapsulnya.

DAFTAR PUSTAKA

Andersen, S., 1995. Microencapsulation Omega-3 Fatty Acids from Marine Sources. Lipid Technology, July 1995.

Ariati, F., 1998. Pengaruh Penambahan Bahan Penyalut dan Jumlah Fraksi Minyak Terhadap Mikroenkapsulasi Konsentrat Asam Lemak Omega-3 Dengan Metode Spray-drying. Skripsi, Fateta, IPB Bogor.

Dewi, E.N., 1996. Isolasi Asam Lemak Omega-3 Dari Minyak Hasil Limbah Penepungan dan Pengalengan Ikan Lemuru. Skripsi, Fateta, IPB-Bogor.

Lin, C., S. Lin; dan L.S. Hwang, 1995. Microencapsulation od Squid Oil with Hydrophilic Macromolecules for Oxidative and Thermal Stabilization. Journal of Food Science, Vol. 60 No. 1.

Nisperos-Carriedo, M.O., 1994. Edible Coatings and Films Based on Polysaccharides. Di dalam J.M. Krochta, E. A. Baldwin and M.O.Nisperos-Carriedo. Edible Coatings and Film to Improve Food Quality. Tecnomic Publising Co, Inc. Pennsylvania.

Sheu, T.Y dan M. Rosenberg, 1995. Microencapsulation by Spray Drying Ethyl Caprylate in Whey Protein and Carbohydrate Wall System. Journal of Food Science, Vol. 60 No. 1.

Stansby, M.E., 1982. Properties of Fish Oil and Their Application to Handling of Fish and to Nutrinional and Industrial Use. Di dalam R E. Martin, G.J. Flick, C.E. Hebord and D.R Ward (Ed). Chemistry and Biochemistry of Marine Food Products. AVI Publishing Company, Connecticut.