LAPORAN HASIL PENELITIAN PRODUKSI PEKATAN DAN...
Transcript of LAPORAN HASIL PENELITIAN PRODUKSI PEKATAN DAN...
LAPORAN HASIL PENELITIAN
PRODUKSI PEKATAN DAN KRISTAL PIGMEN
OLEH MONASIUS PURPUREUS TSTR 3090 SEBAGAI PEWARNA
MERAH ALAMI MAKANAN DAN MINUMAN SERTA
STABILITASNYA SELAMA PENYIMPANAN
Oleh:
DRA. NANI RADIASTUTI, M.Si.
LEMBAGA PENELITIAN
UIN SYARIF HIDAYATULLAH
JAKARTA 2005
LEMBAR PENGESAHAN
Ketua Lembaga PeneJitian DIN Syarif Hidayatullah Jakarta mengesahkan penelitiandengan juduI " Produksi Pekatan Dan Kristal Pigmen OIeh Monasius PurpureusTSTR 3090 Sebagai !'ewarna Merah Alami Malmnan Dan Minuman SertaStabilitasnya Selama Penyimpanan" yang dilaksanakan:
OJeh:
Dra. Nani Radiastuti, M.Si.
Mengesahkan :AIN. Rektor UIN SyarifHidayatullah
Ketua Lembaga Penelitian
PROF.DR. SYAMSlR SALAM, MS.NIP. 150183084
UNIVERSITAS ISLAM NEGERI (urN)SYARIF HIDAYATULLAH
JAKARTA 2005
PRODUKSI PEKATAN DAN KRISTAL PIGMEN OLEH
Monascus purpureus TISTR 3090
SEBAGAI PEWARNA MERAH ALAMI MAKANAN DAN MINUMAN SERTA
STABILITASNYA SELAMA PENYIMPANAN
Ringkasan
Pingmen angkak atau pigmen Monascus merupakan pigmen alami yang
diproduksi oleh Monascus purpureus. Pigmen merah ini telah banyak
digunakan sebagai zat pewarna makanan dan minuman di negara-negara
Asia seperti Cina, Jepang, Taiwan, Filipina dan Indonesia.
Pada penelitian ini pigmen angkak diproduksi melalui fermnetasi cair
dengan menggunakan media cair yaitu susu kedelai sebagai sumber nitrogen
dan cairan hasil fermentasi Saccharomyces sp R1. Media fermentasi
dilakukan dengan memvariasikan umur fermentasi Saccharomyces sp R1 (2
hari ,4 hari,6 hari,dan 8 hari) sebanyak 2,5% (v/v) dan variasi konsentrasi susu
kedelai (2,5%,5%,7,5%, dan 10% v/v). Fermentasi dilakukan dengan "Sheker
Rotary" pada suhu kamar selama 7 hari. Hasil fermentasi diolah lebih lanjut
menjadi pekatan.
Hasil fermentasi menunjukkan jumlah pigmen yang tertinggi yaitu pada
waktu fermentasi Saccharomyces sp R1 4 hari dan konsentrasi susu kedelai
5% (v/v) dengan produksi pigmen sebesar 15,58 untuk pigmen kuning,
13,31untuk pigmen orange, 15,62 untuk pigmen merah.
Stabilitas zat warna angkak dipengaruhi oleh suhu, lama pemanasan, sinar
matahari, dan pH. Selama pemanasan dalam oven atau pengaruh suhu ,
stabilitas pigmen Monascus menurun semakin lama pemanasan, terlihat
sangat menurun pada pemanasan dalam oven pada suhu diatas 100 DC
selama 1 jam. Penurunan intensitas warna merah yang terjadi mencapai 44 %.
Sedangkan selama pemanasan 4 jam dalam air stabilitas pigmen tidak terlalu
menunjukkan perubahan warna secara visual, tetapi nilai absorbansi warna
merah menurun sampai 38%.
Stabilitas warna merah pekatan terhadap sinar matahari juga sangat
besar sebesar 65%. Sedangkan pengaruh pH lebih stabil pada keadaan netral
dan basa dalam bentuk pekatan daripada dalam suasana asam. Begitu juga
pengaruh kelarutan pigmen angkak dalam bentuk pekatan lebih mudah larut
jika dilarutkan dengan air pada suhu berkisar 80 DC
JUDUL : PRODUKSI PEKATAN DAN KRISTAL PIGMEN OLEH
MonBscus purpureus TISTR 3090 SEBAGAI PEWARNA MERAH
ALAMI MAKANAN DAN MINUMAN SERTA STABILITASNYA
SELAMA PENYIMPANAN
PENELITI • NANI RADIASTUTI
NIP .150318610
PEKERJAAN. DOSEN BIOLOGI FAK. SAINS DAN TEKNOLOGI UIN
SYARIF HIDAYATULLAH JAKARTA.
PENELITI
(NANI RADIASTUTI)
MENGETAHUI
(DR. AGUS SALIM, M.SI)
KONSULTAN PENELITI
PRODUKSI PEKATAN DAN KRISTAL PIGMEN OLEH
Monascus purpureus TISTR 3090
SEBAGAI PEWARNA MERAH ALAMI MAKANAN DAN MINUMAN SERTA
STABILITASNYA SELAMA PENYIMPANAN
Peneliti
Nani Radiastuti
Disahkan Oleh :
Prof. Dr. Syamsir Salam
Kepala Lembaga Penelitian
LEMBAGA PENELITIAN
UNIVERSITAS ISLAM NEGERI SYARIF HIDAYATULLAH
JAKARTA
2005
KATA PENGANTAR
Alhamdulliah, puji dan syukur ke hadirat Allah swt, atas Rahmat dan
Hidayah-Nya akhirnya saya dapat menyelesaikan penelitian dan penyusunan
laporan yang diberi judul
Penulis menyadari masih banyak kekurangan dan kelemahan pada
laporan penelitian ini. Oleh karena itu penulis menerima saran serta kritik dari
semua pihak, guna perbaikan dan penyempurnaan laporan penelitian ini.
Dalam kesempatan ini penulis ucapan terima kasih yang tulus dan rasa
hormat kepada Bapak Prof. Dr. Rusmin Tumanggor dan Prof. Dr. Syamsir
Salam yang telah memberi binbingan dan arahan, serta memberi masukan
dalam penulisan laporan ini. Terima kasih kepada Bapak Dr. Syopiansyah
Jaya Putra M.Sis atas diterimanya penelitian ini sebagai salah satu utusan dari
Fakultas Sains dan Teknologi, dan terima kasih kepada Bapak DR. Agus
Salim, M.Si sebagai konsultan penelitian ini.
Terima kasih kepada semua pihak yang telah memberikan bantuan baik
secara langsung maupun tidak, yang tidak dapat disebutkan namanya satu
persatu. Semoga amal baik mereka semua diterima oleh Allah swt., serta
mendapat balasan yang berlipat. Amin.
Akhirnya penulis berharap semoga tulisan ini bermanfaat bagi kehidupan
manusia, karena hanya i1mu yang bermanfaat bagi kehidupan manusia
sebagai amalan baik di akhirat kelak.
DAFTAR 151
Halaman
RINGKASAN ii
KATA PENGANTAR vi
DAFTAR lSI , , , , , , vii
DAFTAR GAMBAR ., , , ,. viii
DAFTAR TABEL ., , , , , , , x
DAFTAR LAMPIRAN xi
I.PENOAHULUAN
A. Latar Belakang , ,. 1
B. Hipotesis ., , , , ,. 3
C. Tujuan , , , , , 4
II. KAJIAN TEORITIS , , , '" ., , '" ,. '" , 4
III. METODE PENELITIAN
A. Bahan , , 9
B. Cara Kerja , , , , , 9
IV. HASIL DAN PEMBAHASAN
A. Hasil .. , '" ., , 15
B. Pembahasan 15
V. KESIMPULAN DAN SARAN 31
VI. DAFTAR PUSTAKA 33
VII. LAMPIRAN 36
DAFTAR GAMBAR
Hal
Gambar 1. Spektrum absorbansi ekstrak pigmen Monaseus pupureusdengan Pelarut organik , ' .. , . 7
Gambar 2. Pengaruh lama pemanasan terhadap stabilitas pigmen merahMonaseus purpureus Went TISTR 3090 ,.. , , .. , 19
Gambar 3. Pengaruh suhu terhadap kestabilan zat warna merah Monaseuspurpureus Went TISTR 3090 , , 20
Gambar 4. Pengaruh lama penyinaran matahari terhadap kestabilan zatwarna merah Monascus purpureus Went TISTR 3090..... , ..... 23
Gambar 5. Pengaruh sul1u air terhadap kelarutan zat warna merahMonascus purpureus Went TISTR 30909 , ,. 25
Gambar 6. Pengaruh pH terhadap kelarutan zat warna merahMonascus purpureus Went TISTR 30909 , , 26
Gambar 7. Kurva densitas optik zat warna merah sintetis pada panjanggelombang Ie 500 nm 28
Gambar 8. Kurva densitas optik pigmen Monascus pada panjanggelombang Ie 500 nm. 28
Gambar 9. Kapang Monascus purpureus Went TISTR 3090 pada agarmiring dengan media PDA (Potato Dextrosa Agar) umur 7hari... 41
Gambar 10. Inokulum Monascus purpureus Went TISTR 3090 padamedia tepung beras umur 4 hari............... 41
Gambar 11. Hasil fermentasi Monascus purpureus Went TISTR 3090umur 7 hari pada perlakuan 2,5%,5%,7,5%, dan 10% susukedelai dan 4 hari waktu fermentasi Saccharomyces sp R1 .... 42
Gambar 12. Hasil fermentasi Monascus purpureus Went TISTR 3090 padaberbagai konsentrasi susu kedelai dan waktu fermentasiSaccharomyces sp R1............................................................ 42
Gambar 13. Hasil fermentasi Saccharomyces sp R1 umur 4 hari ...... ~...... 43
Gambar 14. Perbandingan pengaruh sinar matahari selama 24 jam terhadapzat warna merah pigmen Monascus so A':>
Gambar 15. Perbandingan pengaruh lama pemanasan selama 1 jam,2 jam, 3 jam, dan 4 jam terhadap zat warna merah pigmenMonascus sp 44
Gambar 16. Perbandingan pengaruh lama pemanasan selama 4 jamterhadap zat warna merah pigmen Monascus sp pada suhu29 "C, 100 "C, 125 "C, dan 180 "C 44
DAFTAR TABEL
Hal
Tabel 1. Hasil produksi pigmen ekstrasellular , , 36
Tabel 2. Daftar komposisi susu kedelai ,. 37
Tabel3. Hasil uji pengaruh lama pemanasan terhadap kestabilan zatwarna merah Monascus purpureus Went TISTR 3090... ... ... 38
Tabel4. Hasil uji pengaruh suhu terhadap kestabilan zat warna merahMonascus purpureus Went TISTR 3090 .. , ,. 38
Tabel5. Hasil uji pengaruh lama penyinaran terhadap kestabilan zatwarna merah Monascus purpureus Went TISTR 3090 38
Tabel6. Hasil uji pengaruh kelarutan terhadap kestabilan zat warnamerah Monascus purpureus Went TISTR 3090 , 39
Tabel7. Hasil uji pengaruh pH terhadap kestabilan zat warna merahMonascus purpureus Went TISTR 3090 ., ,. '" 39
Tabel8. Uji pembentuk warna merah antara sirup marjan, bubuk pigmenangkak, dan zat warna sintetis '" , '" .. 40
DAFTAR LAMPIRAN
Hal.
Lampiran 1. Hasil produksi pigmen ekstraselluler ' " .. 36
Lampiran 2. Daftar komposisi susu kedelai 37
Lampiran 3. Hasil uji pengaruh lama pemanasan, suhu, dan lamapenyinaran sinar matahari terhadap kestabilan zat warnamerah Monascus purpureus Went TISTR 3090...... ... .... 38
Lampiran 4. Hasil uji kelarutan dan pengaruh pH terhadap kestabilan zatwarna merah Monascus purpureus Went TISTR 3090... ..... 39
Lampiran 5. Uji pembentuk warna merah antara sirup marjan, bubukpigmen angkak, dan zat warna sintetis 40
Lampiran 6. Gambar Kapang Monascus purpureus Went TISTR 3090pada agar miring dengan media PDA (Potato Dextrosa Agar)umur 7 hari , , , ,. 41
Lampiran 7. Gambar hasil fermentasi Monascus purpureus Went TISTR3090 umur 7 hari 42
Lampiran 8. Gambar hasil fermentasi Saccharomyces sp R1 umur 4 haridan perbandingan pengaruh sinar matahari selama 24 jamterhadap zat warna merah pigmen Monascus sp 43
Lampiran 9. Gambar perbandingan pengaruh lama pemanasan selama1 jam, 2 jam, 3 jam, dan 4 jam terhadap zat warna merahpigmen Monascus sp dan perbandingan pengaruh lamapemanasan selama 4 jam.......... 44
I. PENDAHULUAN
A. LATAR BELAKANG
Warna makanan merupakan salah satu faktor yang menentukan apakah
makanan tersebut akan diterima atau ditolak oleh konsumen. Oleh karena itu
berbagai usaha diupayakan untuk mempertahankan agar makanan tetap
mempunyai warna yang menarik. Salah satu cara yang sejak jaman dahulu telah
diterapkan untuk memberikan warna yang menarik pada makanan adalah
dengan menambahkan pewarna makanan. Saat ini, sejalan dengan
perkembangan industri pangan di Indonesia maka pemakaian pewarna makanan
terutama pewarna sintetik juga semakin meningkat.
Menurut data Biro Pusal statistik (1990) jumlah impor pewarna sintetik
mencapai 372 ton. Akan tetapi, penggunaan pewarna sintetik ini perlu
diwaspadai karena banyak diantaranya yang menimbulkan bahaya terhadap
kesehalan. Dengan adanya kenyataan ini, maka penggunaan pewarna alami
yang umumnya aman bagi kesehatan perlu dipertimbangkan.
Alternatif tidak menggunakan pewarna sintetik yaitu menggunakan
pewarna alami yang diperolell dari tumbuhan, hewan atau mineral. Akan tetapi
menggunakan pewarna alami dari tumbuhan memiliki keterbatasan karena
pertumbuhan tanaman tergantung musim, iklim, dan letak geografis, sehingga
memerlukan waklu yang cukup lama.
Sampai saat ini zat warna sintetis banyak sekali ragamnya, tetapi sangat
sedikit yang diizinkan untuk digunakan sebagai pewarna makanan dan minuman.
Zal warna sintelis pada umumnya mempunyai beberapa keuntungan dari pada
zat warna alami diantaranya, mudah larut dalam air,
lebih stabil terhadap pengaruh fisika dan kimia. Tetapi zat warna sintetis
mempunyai kelemahan dalam hal toksisitasnya, sedangkan zat warna alami
umumnya tidak toksik seperti halnya zat warna sintetis.
Salah satl! mikroorganisme yang diketahui dapat memproduksi pigmen alami
adalah kapang Monascus purpureus. Kapang Monascus purpureus dapat
menghasil pigmen alami yang dikenal dengan nama 'angkak'
Angkak salah satl! pewarna alami yang telah dikenal luas dan digunakan
sejak ratusan tahun lalu. Angkak sebagai pewarna makanan alami berwarna
merah telah lama digunakan di negara-negara Asia terutama Cina, Jepang,
Taiwan, Thailand dan Filipina.
Zat pewarna alami Monascus memiliki warna yang konsisten dan stabil,
dapat bercampur dengan pigmen alami lainnya dan tidak beracun juga tidak
menimbulkan efek samping. Pigmen merah alami Monascus umum digunakan
umtuk memberi warna merah pada produk-produk makanan dan minuman .
Sekarang ini diaplikasikan cukup luas pada produk-produk makanan, bahan baku
obat, dan juga dapat digunakan untuk bahan baku pewarna produk-produk
kosmetika.
Zat pewarna ini dihasilkan melalui proses fermentasi. Dalam proses
fermentasi Monascus juga menghasilkan senyawa organik lain yang berguna
bagi kesehatan manusia, antara lain senyawa statin yang dapat dipakai untuk
menghambat sintesis kolesterol darah.
B. HIPOTESIS
Oi Indonesia, angkak diproduksi dalam skala rumah tangga dengan
menggunakan beras sebagai medium fermentasi padat (Jenie et ai, 1994).
Oalam rangka mengembangkan proses produksi angkak dalam bentuk bubuk
(kristal) atau pekatan diharapkan dapat digunakan sebagai bentuk lain dari
produksi pigmen angkak. Oiharapkan hasil angkak dalam bentuk bubuk memiliki
kelarutan yang lebih baik dibandingkan dengan angkak dalam bentuk beras
merah.
Stabilitas pigmen adalah masalah utama dalam penggunaan pewarna alami
(Wong & Koehler, 1983). Pigmen angkak memiliki kelarutan yang rendah dalam
air, sensitif terhadap panas dan cahaya, sehingga menghambat
perkembangannya untuk digunakan dalam industri makanan. Menurut Yuan
(1980), pigmen yang dihasilkan Monascus bersifat sangat larut dalam alkohol
dan sedikit larut dalam air. Lebih lanjut dilaporkan bahwa pigmen utama angkak
larut dalam metanol, kloroform, benzena, asam asetat dan aseton, tetapi tidak
larut dalam air dan petroleum eter. Berdasarkan hal tersebut diatas maka pigmen
yang dihasil dalam penelitian ini akan dicoba terhadap faktor-faktor fisik dan
kimia seperti pengaruh suhu, kelarutan dalam air dan alkohol, pengaruh pH,
Pengaruh pemanasan, pangaruh zat oksodator dan reduktor. Oari faktor kimia
dan fisik tersebut diatas, diharapkan bentuk bubuk maupun kristal pigmen
memiliki stabilitas yang tinggi, sehingga dapat disimpan dalam jangka waktu
yang lama.
PERPUSTAKAAN UTAMAUIN SYAHID JAKARTA
. .J
C. TUJUAN DAN SIGNIFIKANSI PENELITIAN
Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mendapatkan produksi pigmen dalam
bentuk konsentrat dan kristal sehingga aplikasi pada makanan dan minuman
menjadi lebih praktis dan pemakaiannya dalam jumlah sedikit. Selain itu
diperoleh data pengaruh faktor fisik dan kimia dari pigmen Monascus untuk
membuktikan bahwa pigmen alami Monascus tidak kalah mutunya dengan
pigmen sintetis.
Penelitian ini dapat dipergunakan sebagai bahan informasi produksi zat
warna bagi industri kecil bahan makanan, atau memasyarakatkan pembuatan zat
warna alami dengan mengunakan fungi (cendawan), agar dapat dimanfaatkan
pada pewarna bahan makanan dengan harga yang relatif murah, mudah didapat
dan aman bagi kesehatan, karena selama ini banyak bahan makanan, terlebih
jajanan untuk anak-anak yang mengandung zat warna sintetis yang tidak aman
bagi kesehatan. Dalam penelitian ini akan dicoba pewarna Monascus
digunakan pewarna sirup, agar-agar, pewarna kue bolu, dan lain-lain. Tetapi
sebelum dikonsumsi oleh manusia sebelumnya di uji toksisitasnya.
II. KAJIAN TEORITIS
Salah satu pewarna makanan alami yang telah digunakan sejak ribuan tahun
yang lalu di Cina adalah angkak. Angkak merupakan produk yang dibuat dengan
cara fermentasi beras oleh kapang Monascus purpureus. Menurut Carels dan
Shepherd (1977) beberapa galur yang mampu memproduksi pigmen tersebut
adalah M. purpureus, M. rubropunctatus, M. rubiginosus, M. anka, M. major dan
M. berkeri. Menurut penelitian Fabre et at. (1993) M. ruber pun dapat
memproduksi pigmen merah. Tidak semua galur Monascus sp sesuai untuk
memproduksi angkak, karena galur-galur tersebut tidak dapat menghasilkan
pigmen gelap yang diinginkan, misalnya M. albicans dan M. pilosus. Dari
beberapa macam spesies yang paling umum digunakan untuk membuat angkak
adalah Monascus purpureus (Heseltine, 1965).
Pigmen merah angkak terbentuk karena keluarnya cairan granular melewati
ujung-ujung hifa yang rusak pada Monascus purpureus. Ketika kultur masih
muda, cairan ekstrusi tidak berwarna, tetapi seeara bertahap terjadi perubahan
menjadi kemerahan, merah kekuningan atau jingga bila kultur tersebut
ditumbuhkan pada agar kentang dekstrosa (PDA) (Hesseltine, 1965). Hal ini
terjadi karena pada waktu kultur masih muda, semua nutrien dipakai untuk
pertumbuhan dan setelah dewasa sebagian nutrien digunakan untuk
pembentukan pigmen angkak (Carels & Shepherd, 1977).
Pigmen angkak umumnya digunakan untuk memberi warna merah pada
produk-produk seperti anggur, keju kedelai, pikel sayuran, pasta ikan, keeap
ikan, tofu, wine,daging, dan ikan. (Steinkraus,1983; Leistner, 1998). Selain
sebagai pewarna, angkak dapat pula digunakan untuk preservatif alami
makanan, karena mempunyai sifat antibakteri. Menurut Wong & Bau (1977)
dalam Wong & Koehler, (1981) aktifitas antibakteri dari Monascus purpureus
yang diisolasi dari red rice menunjukkan bahwa produksi antibiotik tersebut aktif
terhadap Baecil/us, Streptococcus, dan Pseudomonas. Tiga genus bakteri ini
umumnya yang ditemukan dalam makanan basi.
Beberapa bahan berguna seperti enzim , ester, alkohol, pigmen dan agen
hypoeholestrerol ditemukan dalam metabolisme Monascus sp. Produksi pigmen
merah yang tinggi dan agen hypocholestrerol, monakolin K dapat
menguntungkan dalam aplikasi bioindustri dan makanan ( Lee AI pd 1qqA\
Selain itu menurut Lin et a/., (1992); Hasegawa, (1992) juga mencatat bahwa
pigmen Monascus dapat digunakan sebagai bahan pewarna dalam industri
minuman dan kosmetika.
Penggunaan angkak sebagai zat warna memiliki beberapa keuntungan,
diantaranya adalah bahan bakunya cukup tersedia, produk yang dihasilkan baik,
pigmen yang dihasilkan konsisten dan stabil, larut dalam air. Angkak dapat
bercampur baik dengan pigmen alami lainnya, dan belum ada bukti
menunjukkan toksisitas atau karsinogen (Steinkraus, 1983).
Angkak dapat diproduksi dengan sistem fermentasi padat maupun cair.
Fermentasi padat maupun cair dapat menggunakan berbagai sumber karbohidrat
seperti beras, jagung dan gandum. Fermentasi dapat berlangsung selama 2-15
hari pada kisaran suhu 25-40° C (Yongsmith, 1998)
Pembentukkan pigmen tergantung berbagai komposisi sumber karbon dan
surnber nitrogen. Beberapa modifikasi forrnulasi medium, faktor pH, dan suhu
dapat berpengaruh terhadap produksi pigmen-pigmen. (Yongsmith, 1998).
Menurut Kujumdzieva et a/., (1995), sumber-sumber karbon dapat berupa gula,
gula amino, gula alkohol (0,1-5%) dan surnber nitrogen dapat berupa amrnonia,
yeast, ekstrak jagung, asam -asam amino, glutamat (0,1-3%). Menurut Juzlova
et a/., (1994) bahwa etanol sebagai penunjang produksi pigmen lebih besar dari
pada gula. Sedang menurut Miyake at a/., (1984) dilaporkan, bahwa kornbinasi
rnaltitol dengan Mg-L-aspartate dan substansi amylosa rnemberikan efek sinergis
yang luar biasa pada produksi pigmen Monascus.
Pigmen yang dihasilkan oleh Monascus sp bersifat sangat larut dalam
alkohol dan sedikit larut dalam air dan pigmen ini mempunyai daerah penyerapan
warna kuning. Puncak penyerapan warna terletak pada daerah sekitar 390 nm
dan 500 nm. Daerah puncak pada 390 nm menunjukkan komponen warna
kuning dan pada 500 nm menunjukkkan komponen warna merah (yuan, 1980).
Broder dan Koehler (1980) menyatakan bahwa pigmen yang dapat dihasilkan
oleh Monascus sp dapat diekstrak dengan menggunakan pelarut kloroform,
metanol, etanol, aseton, dimana hasil ekstrak terbaik adalah dengan
menggunkan metano!. Spektrum absorbansi pigmen yang diektrak dengan
menggunakan pelarut yang berbeda dapat dilihat pada Gambar 1.
Gambar 1. Spektrum absorbansi ekstrak pigmen Monascus pupureus denganPelarut organik : metanol .. .. ; kloroform . . . etanol
Aseton ( Broderdan Koehler, 1980) - - , - - --
Pigmen merah merupakan metabolit sekunder yang dihasilkan oleh
Monascus purpureus. Secara alami sintesis dan produksi metabolit oleh
mikroorganisme sedikit jumlahnya, sehingga untuk memperoleh metabolit
tertentu dalam jumlah yang cukup besar untuk diproduksi secara komersial
diperlukan usaha dan modifikasi, baik terhadap mikroorganismenya maupun
terhadap kondisi pertumbuhannya.
Stabilitas pigmen adalah masalah utama dalam penggunaan pewarna alami
(Wong & Koehler, 1983). Pigmen angkak memiliki kelarutan yang rendah dalam
iar, sensitif terhadap panas dan cahaya, sehingga menghambat
perkembangannya untuk digunakan dalam industri makanan. Menurut Yuan
(1980), pigmen yang dihasilkan Monasclls sp bersifat sangat larut dalam alkohol
dan sedikit larut dalam air. Lebih lanjut dilaporkan bahwa pigmen utama angkak
larut dalam metanol, etanol, klorofonn, benzena, asam asetat dan aseton, tetapi
tidak larut dalam air dan petroleum eter.
Berdasarkan kelarutannya maka ekstraksi pigmen dapat dilakukan dengan
pelarut kloroform, aseton, etanol dan metanol. Puncak absorbansi pigmen terjadi
pada daerah sekitar 390 nm untuk warna kuning dan 500 nm untuk warna merah
(Broder & Koehler, 1980).
Hasil penelitian Sutrisno (1987) terhadap zat warna merah yang dihasilkan,
ternyata zat warna merah yang dimodifikasi dengan menggunakan asam amino
asetat, asam p-amino benzoat dan asam glutamat lebih stabil terhadap pengaruh
fisik dan kimia serta memiliki daya larut yang tinggi dalam air.
Kestabilan zat warna angkak dalam larutan dipengaruhi oleh cahaya
matahari, suhu, pH, oksidator dan surfaktan non ionik (Boelhasrin et aI., 1982).
Menurut Yuan (1980), pada pH netral atau lebih tinggi lagi "hue" yang didapat
adalah merah keunguan pada pelarut etanol 70%. Pada pelarut yang sama juga
ternyata bahwa kestabilan pigmen terhadap pengaruh sinar matahari dalam
jangka waktu 1 minggu lebih baik dibandingkan dalam pelarut air, begitu juga
kestabilan pigmen terhadap panas memberi hasil bahwa pigmen di dalam etano!
70% sangat stabil meskipun dipanaskan lebih dari 100°C pada kondisi netral
atau alkali
III. METODOLOGI
A. BAHAN
Mikroorganisme
Biakan Monascus purpureus TISTR 3090 diperoleh dari culture collection
Pusat Penelilian Bioteknologi LlPI Cibinong-Bogor dan Saccharomycopsis sp R1
dari culture collection BATAN Pasar Jum'at.
Bahan kimia.
- Sumber karbon: fermentasi Saccharomycopsis sp R1
- Sumber nitrogen: susu kedelai (buatan sendiri)
- Bahan kimia : KH 2P04 0,25 w/v%. NaN03 0,21 w/v%. MgS04 7H20 0,1
w/v%, CaCI2. 2H20 0,001 w/v%, etano! 70%, etanol 100%, NaOH 1N, HC! 1N,
asam glutamat, kloroform, petroleum eter..
Medium
Medium pemeliharaan Monascus purpureus TISTR 3090 dan Saccharomycopsis
sp (PDA, Difco).
B.CARA KERJA.
Pembuatan Biakan Monascus purpureus TISTR 3090
f11/"" ,.." , , ...J:t ~. 'It..:_I. .. __ : A __ l ~ L'_I
dan 2 sebagai biakan kerja. Biakan tersebut ditumbuhkan pada agar
miring PDA selama 7 hari pada suhu 30°C (Hamdi at ai, 1998 ; Shin at ai,
1998).
Pembuatan Biakan Saccharomyces sp R1
Saccharomyces R1 ditumbuhkan pada agar miring POA selama 24
jam pada suhu 30°C. Hasil biakan Saccharomyces R1 umur 24 jam
ditumbuhkan pada medium POB 50 ml sebanyak 5 ose, kemudian diinkubasi
selama 24 jam, 120 rpm dan pada suhu kamar.
Persiapan Inokulum Saccharomyces sp R1
Tepung beras sebanyak 1% (w/v) dimasukkan ke dalam erlenmeyer 500
ml ditambahkan 300 ml aquades. Medium dipanaskan sambil diaduk dengan
magnetik stir kemudian disterilisasi dalam autoklaf pada suhu 121° e, tekanan
1,5 atm selama 15 meni!. Suspensi spora (inokulum awal) Monascus
purpureus sebanyak 20% (v/v) diinokulasi ke dalam medium yang sudah
dingin dandiinkubasi dengan pengocokan pada 120 rpm, suhu ruang, selama
2 hari, 4 hari, 6 hari, dan 8 hari
Persiapan Suspensi Spora Monascus
Kultur yang telah tumbuh pada agar miring POA ditambahkan
dengan 5 ml akuades steri!. Pengerikan dilakukan menggunakan ose,
sehingga diperoleh suspensi spora, kemudian dikocok menggunakan vortex
supaya homogen. Suspensi spora dimasukkan ke dalam erlenmeyer 100 ml
Inokulum untuk Produksi Pigmen.
Tepung beras sebanyak 5% (w/v) dimasukkan ke dalam erlemneyer 250 ml
kemudian ditambahkan 50 ml aquades. Medium dipanaskan sambil diaduk
dengan magnetik stir kemudian disterilisasi dalam autoklaf pada suhu 121 0 C,
tekanan 1,5 atm selama 15 meni!. Suspensi spora (inokulum awal) Monascus
purpureus sebanyak 1 ml diinokulasi ke dalam medium yang sudah dingin dan
diinkubasi dengan pengocokan pada 150 rpm, suhu ruang, selama 4 hari
(Sukara, 2001)
Perhitungan Jumlah Spora (propagul kapang).
Suspensi spora kapang diencerkan sampai pengenceran 10'5 . Kemudian
disebar pada permukaan PDA dalam cawan petri. Inkubasi dilakukan pada suhu
28 °C selama 7 hari. Cara menentukan jumlah mikroorganisme per ml suspensi
dilakukan dengan membagi jumlah koloni terhitung dengan volume suspensi
yang diinokulasi dan dibagi dengan pengenceran yang digunakan (Ganjar et ai,
1992)
Pembuatan Media Fermentasi Monascus
Sebanyak 1000 mllarutan medium mengandung (0,25 w/v %) KH2P04 ,(0,
21 wlv %) NaN03, (0.1 w/v %) MgS04. 7 H20, (0,001 w/v %) CaC12.2 H20
(Miyake et ai, 1984). Sebanyak 50 mllarutan tersebut dimasukan ke dalam
erlenmeyer 250 ml, ditambah 3% tepung beras (w/v) , 5% cairan fermentasi
Saccharomyces sp R1 (v/v) dan susu kedelai (v/v). Media disterillisasi dalam
_ ..... _1.1_£ . 1 _ _ .. I ..t ........... r-. .. ,- ,
Pertumbuhan Monascus purpureus
Medium fermentasi diinokulasi dengan 1 ml inokulum Uumlah spora
Monascus per 1 ml adalah 15 - 19 x 106).. Biakan diinkubasi selama 7 hari,
pada 30 a C pada inkubator shaker dengan kecepatan 150 rpm (Miyake et ai,
1984; Juzlova et ai, 1994).
Penggandaan Skala Produksi Pigmen.
Penggandaan produksi pigmen dilakukan seperti halnya dalam pembuatan
fermentasi cair pigmen Monascus purpureus, namun menggunakan erlenmeyer
500 ml . Penggandaan produksi dibuat sebanyak 1000 ml medium. Hal ini
dilakukan untuk menyiapkan pekatan
Pembuatan pekatan pigmen
Hasil fermentasi dari penggandaan produksi dipisahkan dengan cara filtrasi
menggunakan kertas saring whatman biasa no 4. Filtrat yang diperoleh
mengandung pigmen ekstraselular. Pigmen intraselular yang masih terikat di
dalam sel digerus dengan mortal, kemudian diekstrak 3 kali dengan alkohol 70%.
Kemudian filtrat sekarang mengandung pigmen ekstraselular dan pigmen
intraselular, dipekatkan dalam 'rotary vacum evaporator' pada suhu 70 ac
dengan tekanan 60 cmHg. Konsentrat yang diperoleh dikeringkan dalam oven
pada suhu 50 ac. Konsentrat yang telah kering digerus sampai halus. Serbuk
tersebut kemudian diekstraksi dengan kloroform. Ekstrak dikisatkan di atas
penangas air sampai kental dan ditambahkan petroleum eter berlebih, hingga
b. Pengarllh Lama pemanasan
10 ml dari masing-masing larutan pigmen diatas dimasukkan ke dalam
tabung reaksi dan dipanaskan pada suhu 100°C selama 3 jam. Setiap interval
waktu 1 jam diukur perubahan absorbansinya pada panjang gelombang 400 nm
dan 500 nm. Sebelum dilakukan pengukuran, terlebih dahulu volume larutan
diusahakan sama seperti volume semula dengan menambahkan air suling panas
ke dalamnya.
c. Pengarllh Sinar matahari
10 ml dari masing-masing larutan pigmen diatas dimasukkan kedalam tabung
reaksi dan ditempatkan dibawah sinar matahari dari mulai pukul 09.00 pagi
sampai 15.00 sore setiap hari. Uji ini dilakukan selama 4 hari berturut-turut
sehingga total penyinaran adalah 24 jam.Setiap 6 jam sekali dilakukan
pengukuran dengan spetrofotometer pada panjang gelombang 400 dan 500 nm.
d. Pengaruh pH
Sebanyak 1 ml dari pigmen bubuk maupun pekatan angkak dimasukkan
dalam tabung reaksi, masing-masing ditambahkan 9 ml 0,01 M buffer Na-sitrat
pH 3, Na-fosfat pH 6 dan Na-karbonat pH 9,2, berturut-turut kemudian larutan
disimpan dalam suhu kamar selama 12 jam dan pengukuran dilakukan setiap
interval 3 jam (Jenie et ai, 1997)
e. Pengarllh kelarlltan dalam air.
Air sebanyak 10 ml dalam tabung reaksi masing-masing dipanaskan pada
dalam masing-masing tabung ditambahkan pigmen bubuk / kristal sebanyak 60
mg atau pekatan pigmen sebanyak 2 ml sambil diaduk selama 30 detik.
Pengujian zat warna merah Pigmen Monascus dan sirup marjan
a. Pigmen Monascus
Bubuk pigmen 0,1 9 dilarutkan dalam 10 ml akuades. Suspensi pigmen
diencerkan dengan dilusi serial sampai dapat dibaca pada ), 500 nm.
b. Zat Warna Merah Sintetis
Zat warna untuk makanan sebanyak 0,1 ml (Arlificial cochined colour,
carmosine CI 14720) dilarutkan dalam 100 ml akuades. Selanjutnya
pengenceran dilakukan melalui dilusi serial sehingga dapat dibaca pada Jc 500
nl1l.
IV. HASIL DAN PEMBAHASAN
Fermentasi substrat cair oleh M. purpureus dengan kombinasi 4 maeam hari
ferl1lentasi Saccharomyces R1 dan 4 l1laeal1l konsentrasi susu kedelai sebagai
sUl1lber karbon l1lenghasilkan warna-warna dengan intensitas yang berbeda.
Pengamatan hasil ferl1lentasi dapat dilihat pada Lal1lpiran 1-1 dan Tabell. Hasil
analisis pengukuran absorbansi dengan menggunkan panjang gelol1lbang 410
nl1l untuk warna kuning, 470 nl1l untuk warna orange dan 500 nm untuk warna
merah terlihat bahwa produksi pigmen tertinggi pada yang ditumbuhkan pada
konsentrasi susu kedelai 5% (v/v) dan lama fermentasi Saccharomyces R1 4
hari.
Fermentasi substrat cair dengan menggunakan sumber karbon berupa hasil
fermentasi Saccharomyces R1 dan susu kedelai menghasilkan warna-warna
dengan intensitas yang berbeda yaitu merah tua, merah muda, orange, dan
kuning. Terjadinya perbedaan-perbedaan kadar zat warna yang dihasilkan dari
ke 16 perlakuan disebabkan oleh komponen-komponen yang terkandung
didalamnya, karena setiap perlakuan medium mempunyai komposisi yang
berbeda-beda. Sehingga kadar sumber karbon dan nitrogen dalam medium
harus yang sesuai untuk pertumbuhan Monascus purpureus. Pada penelitian ini,
fermentasi menggunakan konsentrasi susu kedelai 5% (v/v) dan lama
fermentasi Saccharomyces R1 5 hari memberikan hasil yang terbaik yaitu warna
merah tua yang ditandai dengan nilai absorbansi tertinggi yaitu 1,558 untuk
pengukuran pada gelombang 410 nm (kuning), 1,331 pada pengukuran 470 nm
(oranye), dan 1,562 pada gelombang 500 nm (merah).
Menurut Wong et aI., (1981) pertumbuhan M. purpureus dan produksi pigmen
dipengaruhi oleh perbandingan karbon dan nitrogen dalam substrat. Bila
konsentrasi karbon dalam medium meningkat, maka lebih banyak nitrogen
dibutuhkan untuk mencapai pertumbuhan maksimum. Menurut Carels dan
Sherpherd (1978) bila nitrogen yang tersedia dalam substrat habis, maka
intermediat yang terbentuk dari jalur metabolisme primer (glikolisis) adalah
senyawa metabolit sekunder.
Pada penelitian ini pencampuran susu kedelai dan fermentasi
Saccharomyces sp ke dalam medium fermentasi ternyata dapat meningkatkan
produksi pigmen. Pembentukan pigmen ini terjadi melalui Iintasan asam asetat
malonat yang dimulai dengan pembentukan asam piruvat. Bila nitrogen dalam
·substrat habis maka hasil glikolisis dialihkan untuk membentuk metabolit
sekunder. Oleh karena itu untuk meningkatkan metabolit sekunder dari kapang
ini tidak diperlukan sumber nitrogen yang terlalu banyak karena akan tidak
mengahambat pengalihan glikolisis ke metabolit sekunder. Sehingga untuk lebih
cepatnya pengalihan tersebut diperlukan suatu prekusor yaitu berupa asam
asam organik, dan asam-asam organik banyak dihasilkan dari fermentasi yeast
salah satunya dari jenis Saccharomyces sp. Hasil fermentasi Saccharomyces sp
banyak mengandung poliol dan asam-asam organik. Berdasarkan analisis
tersebut, maka fermentasi Saccharomyces sp potensial digunakan sebagai
sumber nitrogen alami sebagai pengganti yeast ekstrak alami dalam medium.
Menurut hasil penelitian Juzlova et a/ (1994) yang menggunakan ekstrak yeast
sebanyak 0,025% dan sumber karbon berupa alkohol sebanyak 2%, dan hanya
menghasilkan pigmen kuning dengan nilai absorbansi 0,71 dan pigmen merah
dengan nilai absorbansi 0,27.
Konsentrasi susu kedelai dalam medium yang optimum adalah 5% (v/v) jika
melebihi 5%, maka penambahan susu kedelai tidak menghasilkan pembentukan
pigmen yang optimal. Oleh karena itu untuk pembentukan pigmen yang tinggi
dalam medium fermentasi tidak diperlukan sumber nitrogen yang tinggi, karena
hanya akan menurunkan produksi pigmen.
Berdasarkan waktu fermentasi Saccharomyces sp 4 hari adalah waktu
yang tepat untuk menghasilkan asam-asam organik. Dengan demikian
fermentasi Saccharomyces sp sebagai penghasil alkohol dan asam-asam
organik dapat menunjang peningkatan produksi pigmen.
2. Uji pengaruh lama pemanasan terhadap kestabilan zat warna merah
Hasil uji pengaruh lama pemanasan dapat dilihat pada Tabel 3 dan Gambar
2. Pada Gambar 2 terlihat bahwa pigmen Monacus yang dipanaskan selama 4
jam suhu 100°C menunjukkan terjadi penurunan intensitas pigmen merah akibat
perlakuan inL Penurunan intensitas warna ini disebabkan terjadinya kerusakan
gugus khromofor zat warna tersebut yaitu perubahan-perubahan dari ikatan atau
gugus-gugus fungsionilnya. Hal ini terjadi ditandai oleh penurunan spektrum
absorbansi sebesar 40%. Selain itu, pengaruh lama pemanasan dalam jangka
waktu yang lama akan menyebabl<an timbulnya energi kinetik yang diduga
menjadi penyebab kerusakan tersebut. Kerusakan gugus kromofor ini akan
menyebabkan pemueatan zat warna, tetapi jika dilihat seeara visual tidak tampak
adanya perubahan warna yang berarti (Sutrisno, 1987). Berdasarkan penelitian
Fabr et aI., (1993) didapatkan bahwa pigmen merah angkak mengalami
degradasi sebesar 55 % setelah dipanaskan pada 100°C selama 8 jam. Oleh
karena itu, penggunaan pigmen Monascus dalam bentuk pemanasan atau
penyimpanan pada suhu dibawah <100°C selama 1 jam tidak terlalu
memudarkan warna masakan karena pengaruh penurunan spektrum absorbansi
sangat keeil.
ojam 1 Jam
.......-.-- ..-~-..-..- -----.-~··--···~·~·-·-····--·l
100% ·,--~-·---··_~~~···-·-··---·-·---··-···-·-I
I
80% i
60% 1--·-·~·-""'--.e:::""-1II:::--~~·-----··~-1 [:~~~~~;~pem-a-";o.'; III
40% 1········--··----·-···-····---··-··---···-··- 1~400 __--.---J
0% I--.-~~.-~-__- ....~_--_I2 jam 3 jam 4 jam
__.~__.__..... ..__~ __.__..__~ ..__ .._.... .. ... ~__ ._...J
Gambar 2. Pengaruh lama pemanasan terhadap stabilitas pigmen merahMon8scus purpureus Went TISTR 3090
2. Uji pengaruh suhu terhadap kestabilan zat warna merah
Hasil uji pengaruh panas dapat dilihat pada Gambar 2 dan Tabel 4
menunjukkan bahwa terjadj penurunan intensjtas pjgmen merah. Dari data
perlakuan antara suhu pemanasan masing-masing berbeda nyata. Penyimpanan
pigmen pada suhu kamar 28°C selama 1 jam tidak menyebabkan perubahan
spektrum absorbansi warna merah, begitu juga penyimpanan pada suhu 100°C
mas!h tetap stabil, tetapi setelah disimpan pada suhu diatas 100°C selama 1
jam terjadi perubahan warna yang nyata. Perubahan in! berupa pergeseran
k!saran absorbansi pada spektrum yang berart! telah terjadinya pemueatan
warna. Pada suhu lebih dari 125°C selama 1 jam terjadi perubahan kisaran
panjang gelombang dominan, perubahan in! berarti bahwa telah terjadi
pemueatan pigmen merah Mon8scus walaupun seera visual tidak tampak. Oleh
karena itu, sebaiknya pemasakan dalam oven dengan menggunakan pigmen
Monascus tidak melebih! suhu diatas 100°C selama 1 jam.
Hasil penurunan intensitas warna tersebut didukung oleh perubahan
spektrum absorbansi yang menunjukkan terjadinya kerusakan gugus kromofor
akibat adanya energi kinetik dari panas yang menyebabkan pemucatan warna.
Pigmen lainnya yang sensitif terhadap pengaruh pemanasan adalah
antosianin, betalain, klorofil dan pigmen heme. Penyebab utama yang umum dari
kerusakan ini adalah karena timbulnya energi kinetik akibat pemanasan hingga
suhu 110 cC. ada dua mekanisme yang diduga menjadi penyebab kerusakan
tersebut, yaitu (1) terjadi hidrolisis pada ketiga ikatan glikosidik antosianin dan
menghasilkan aglikon-aglikon yang labil; (2) terbukanya cincin pirilium sehingga
terbentuk gugus karbinol yang tidak berwarna. (Simpson et al., 1976)
20%1------------------------1
~----l'
-+-suhu II__ 500
-1>-400
28 C 100 C 125 C 150 C 180 C______. .J
Gambar 3. Pengaruh suhu terhadap kestabilan zat warna merah Monascuspurpureus Went TISTR 3090
3. Uji pengaruh sinar matahari terhadap kestabilan zat warna merah
Berdasarkan hasil anal isis terhadap pengaruh sinar matahari didapatkan
bahwa perlakuan pigmen terhadap lama penyinaran sangat berbeda nyata.
Waktu penyinaran 6 jam hari pertama menyebabkan penurunan nilai absorbansi
warna merah. Secara visual perubahan pigmen setelah lama penyinaran 6 jam
menjadi sangat pudar yaitu berwarna merah pucat atau merah sangat muda
kebening-beningan. Pengaruh sinar matahari terhadap kestabilan zat warna
Monascus menurun intensitas warna merah sampai 65%.
Degradasi pigmen ini jelas terlihat dari perubahan spektrum yang terukur
pada Tabel 5 dan Gambar 4 terlihat bahwa adanya penurunan kisaran
absorbansi spektrum pada panjang gelombang 11 400 dan 11 500. Begitu juga
pada penyinaran hari kedua dan ketiga. Secara visual hari ketiga larutan pigmen
telah berubah dari merah tua pekat menjadi bening kerusakan ini terus terjadi
dengan bertambahnya waktu penyinaran.
Sinar matahari sangat mempengaruhi senyawa-senyawa kimia, begitu juga
terhadap zat warna akan mengakibatkan pemucatan, terutama terhadap zat-zat
warna alami yang kestabilannya sangat lemah. Pengaruh penyinaran ini
didasarkan atas sifat reduksi dari fotokimia yang dapat merubah struktur kimia
zat warna hingga warnanya lambat laun akan mengalami pemucatan dan
akhirnya hilang ( Sutrisno, 1987). Selain itu, cahaya matahari secara umum
menyebabkan kerusakan pada bahan-bahan pangan, hal ini dimungkinkan besar
sinar matahari mengandung sinar ultra violet yang memiliki energi gelombang
yang sangat besar yang dapat menyebabkan terbentuk reaksi kimia dalam
produk bahan makanan (Jenie, 1997).
Menurut Yuan (1980), pada pH netral atau lebih tinggi lagi "hue" yang didapat
adalah merah keunguan pada pelarut etanol 70%. Pada pelarut yang sama juga
ternyata bahwa kestabilan pigmen terhadap pengaruh sinar matahari dalam
jangka waktu 1 minggu lebih baik dibandingkan dalam pelarut air. Pada
penelitian ini pigmen dilarutkan dalam air sellingga stabilitasnya sangat menurun
pada pengaruh sinar matahari. Oleh karena itu, untuk melarutkan pekatan
pigmen sebaiknya ditambahkan sedikit etanol kemudian etanol yang ada
diuapkan kembali.
Selain itu untuk menghindari pengaruh sinar matahari terhadap pigmen
angkak sebaiknya pekatan pigmen disimpan dalam suatu kemasan gelas yang
berwarna coklat atau polipropilen berlapis alumunium untuk menjaga stabilitas
pigmen. Menurut hasil penelitian Mitrajanty (1994) bahwa terjadi penurunan
kadar pigmen selama penyimpanan dapat disebabkan banyak hal. Mekanisme
penyebab kerusakan angkak secara pasti belum diketahui, tetapi diduga bahwa
selama penyimpanan dalam kemasan terjadi reaksi-reaksi yang menyebabkan
perubahan gugus kromofor pigmen. Kemungkinan perbedaan intensitas pigmen
tersebut disebabkan karena perbedaan daya tembus cahaya dari tiap kemasan.
Polipropilen berlapis almunium memiliki daya pantul yang cukup besar yaitu lebih
dari 95 %, sehingga hanya sedikit cahaya yang dapat menembus
100% r--·------
80% 1_--',,_
60% 1--· ---.--\'\:.- ..-_.--- - - --..- ----.-- .•. ------1 [=+-Iama penyinaran II1--ll1l-S00 JI
1__ - -.\-------- -...::~~-__I,. .. -. I -L-400 II
20% .1-----...-··.
o jam 6 jam 12 jam 18 jam 24 jam
Gambar 4. Pengaruh lama penyinaran matahari terhadap kestabilan zatwarna merah Monascus purpureus Went TISTR 3090
4. Uji pengaruh kelarutan terhadap kestabilan zat warna merah
Hasil uji kelarutan dalam air dapat dilihat dalam Tabel 6 dan Gambar 5. Pada
Garnbar 5 terlihat bahwa suhu 80°C rnerupakan suhu yang paling baik untuk
melarutkan pekatan pigmen Monascus dari pada suhu yang lainnya. Setelah
dilarutkan pada suhu yang lebih tinggi yaitu 100 ac, kelarutan pjgmen tetap
stabil.
Sentuk pigmen dalam pekatan mudah larut dibandingkan dalam bentuk
bubuk rnenurut hasil penelitian Sutrisno (1987). Oleh karena itu kelarutan pigmen
angkak dalam air dipengaruhi oleh peningkatan suhu. Sehingga untuk aplikasi
pigmen Monascus lebih baik dilarutkan pada air panas yang suhunya berkisar
antara 80-100 ac, dan lebih cepat larut dalam bentuk pekatan dari pada bubuk.
Selain itu karena pigmen angkak sukar larut dalam air, maka dengan adanya
peningkatan suhu air dapat mernbantu pigmen angkak memiliki daya larut yang
tinggi
adalah senyawa polar yang mudah larut dalam air. Menurut Wong & Koehler
(1981) terjadinya peningkatan kelarutan pigmen angkak dalam air karena
substitusi atom oksigen pada lJ1onas/(orubrin dan rubropunl\tatin oleh atom
nitrogen dari grup amino membnetuk senyawa kompleks. Struktur kompleks ini
juga lebih stabil terhadap panas, cahaya dan perllbahan pH.
100%
80%
60%
20%
20'C 80'C 100 'r
-+-suhu air·_IDJ·· 500
-fr-'400
Gambar 5. Pengarllh sllhll air terhadap kelarlltan zat warna merahMonascus pUipureus Went TISTR 30909
5. Uji pengarllh pH terhadap kestabilan zat warna morah
Hasil uji pengarllh pH terhadap kestabilan zat warna merah Monascus
terlihat bahwa perlakllan bentuk pigmen berbeda terhadap stabilitas warna
pigmen angkak, pada sllasana asam kestabilan pigmen lebih rendah
dibandingkan pada sllasana basa atau netral. Hasil ini didllkllng oleh Fabre et
al, (1993) yang menyatakan bahwa pigmen merah paling sensitif terhadap ph
asam dan lebih stabil pada kondisi alkali. Stabilitas ini dapat dipertahankan
selama dua bulan bila disimpan dalam gelas berlapis almunium foil (Mitrayanti,
1994 )
lOO%
80% ----------60%
40%
20%
0%
ajam 3jam 6jam 9 jam
........-jam
·-iill---·-asam
--netra!
basa
Gambar 6. Pengaruh pH terhadap kelarutan zat warna merahMonascus plllpureus Went TISTR 30909
Pada Gambar 5. terlihat bahwa pada waktu kontak selama 3 jam intensitas
pigmen sudah mengalami penurunan yang lebih banyak pada kondisi asam dari
pada alkali dan basa. Selanjutnya waktu kontak selama 12 jam pigmen dalam
kondisi asam stabilitasnya berkurang hingga 30 %.
Pigmen alami lainnya yang sensitif terhadap pH asam terdapat dalam bentllk
Flavilium kation yang berwarna merah dan kekurangan elektron. Dengan
meningkatnya pH gllglls f1avilillm kation mendapat donor elektron dan berubah
menjadi chalcone yang tidak berwarna. Hal ini ditunjllkkan dengan penurllnan
spektrum absorbansi dan pergeseran kisaran panjang gelombang maksimllmnya
(Jenie, dkk. 1997).
Mekanisme kerusakan pigmen angkak akibat perubahan pH belum jelas,
tetapi dapat didllga bahwa kerllsakan juga terjadi adanya perubahan donor atau
akseptor elektron pada gllglls kationnya, sehingga menyebabkan strllktur
senyawa berllbah.
Pigmen angkak dibuat mudah larut dalam air jika terlarut dalam protein larut
air peptida larut air atau asam amino, hal ini terjadi pada pH 5,0-8,5. Oleh karen3
itu, untuk melarutkan pigmen angkak dalam aplikasinya sebaiknya dibuat kondisi
pH lebih cenderung basa, apalagi jika produk bahan makanan mengandung
protein yang terlarut dalam air akan lebih mempercepat pigmen angkak lebih
larut dalam air.
Pengujian zat warna merah pada pigmen angkak dan pigmen sintetis
Dari hasil penelitian ini pigmen yang diperoleh dalam bentul< bub uk. Jumlah
bubuk yang diperoleh dengan menggunakan waktu fermentasi Saccharomyces
sp 7 hari dan susu kedelai 5% sebagai komponen utama dari medium produksi
diperoleh bubuk pigmen sebanyak 8,1 giL. Bubuk pigmen tersebut sukar
dilarutkan dalam air. Kelarutannya menjadi lebih tinggi jika digunakan air
mendiclih.
Dalam penelitian ini kemungkinan penggunaan pigmen Monascus sebagai
pewarna produk makanan cair diuji coba. Sebagai pembanding, dipergunakan
zat warna merah sintetis dengan merek dagang Artificial cochined colour,
carmosine CI 14720.
rPERPUSTAKA/,N UTAMAL UIN SYAHID JAI<ARTA
2 S
"lllit Y = 3,25 -0,00021 X-t 3.54X"
"
" 5
u WOO() JIlOO()
p{)"U~f\CI"~"
~;OOllll
Gambar 7. Kurva densitas optik zat warna merah sintetis pada panjanggelombang ), 500 nm
I.',
1]
Qo'::; 00
"E5 O.G
8
02
600Pengenccran
800 1000 1200
-+- Garis regresi
l%1 Data asli
Gambar 8. Kurva densitas optik pigmen Monascus pada panjanggelombang ), 500 nm.
Untuk mengetahui kemungkinan penggunaan pigmen Monascus di dalam
produk pangan, sirup marjan juga dianalisis densitas optiknya pada panjang
gelombang ). 500 nm. Dari hasil analisis, densitas optik sirup marjan adalah
0,190 unit setelah mengalami pengenceran 20 kali. Gambar 6 mengindikasikan,
bahwa jika zat warna sintetis yang digunakan untuk memproduksi sirup dengan
densitas optik mendekati produk sirup marjan akan diperlukan pengenceran
pewarna sintetik sanlpai dengan 50x10 3 kali. Sementara itu dengan
menggunakan data pada Gambar 7 maka untuk membuat warna merah dengan
menggunakan pigmen Monasclis yang mendekati produk sirup marjan
diperlukan pengenceran pigmen ini sebanyak 11 xi 0' kali. Hasil penelitian ini
memperlillatkan bahwa pigmen MonasClIs dapat dipergunakan sebagai zat
warna produk makanan menggantikan zat warna sintetis sekalipun diperlukan
pigillen dalam jumlah yang jauh lebih banyak dibandingkan dengan pewarna
sintetis.
Hasil penelitian memperlillatkan, bahwa pigmen Monasclis dapat dipakai
untuk menggantikan zat pewarna sintetis untuk mewarnai produk pangan cair
(dengan contoh kasus sirup marjan). Sekalipun demikian, masih ada kesulitan.
Bubuk pigmen tersebut sukar dilarutkan dalam air. Kelarutannya dapat
ditingkatkan bila dipergunakan air mendidih. Oari fenomena ini diperkirakan
bahwa pigmen akan lebih mudah diekstrak dengan menggunakan suhu yang
lebih tinggi jika menggunakan pelarut air. Hasil penelitian Sutrisno (1987) daya
kelarutan pigmen Monasclis dalam air dapat diperbaiki dengan menambahkan
asam amino atau protein yang larut dalam air. Penambahan asam amino
tersebut juga dapat meningkatkan kestabilan pigmen dalam air. Asam amino
yang ditambahkan untuk maksud tersebut diatas adalah sebanyak 4% (w/v).
Untuk mendapatkan hasil yang baik juga perlu ditambahkan NaOH 1 N sebanyak
0,25% (w/v). Menurut Yuan (1980) dalam Justiawan (1997) produksi pigmen
yang mudah larut dalam air dapat dihasilkan, jika dalam medium berisi protein
yang larut dalam air, misalnya peptida atau asam amino. Medium harus dialur
agar kondisi pH berkisar antara 7 dan 9. Suasana dalam keadaan aerob dan
suhu antara 27° C dan 48° C selama 72 jam.
Hasil penelitian ini memperlihatkan bahwa pigmen Monasclis dapat
dipergunakan sebagai zat warna produk makanan menggantikan zat warna
sinletis sekalipun diperlukan pigmen dalam jumlah yang jauh lebih banyak
dibandingkan dengan pewarna sintetis. Dari penelitian ini, pigmen Monasclis
tampaknya akan lebih ideal bila dipergunakan untuk mewarnai produk pangan
cair yang mengandung alkohol seperti sake, anggur (wine), produk pangan
berupa padatan seperti sosis, atau produk makanan yang mengandung protein
leilarut seperti susu.
V. KESIMPULAN DAN SARAN
A. KESIIVIPULAN
Pada fermentasi cair dengan menggunakan Monascus purpureus dengan
kombinasi beberapa waktu fermentasi Saccharomyces sp R1 dan konsentrasi
susu kedelai menghasilkan berbagai jenis warna yaitu warna merah tua, Illerah
muda, orange, dan kuning Illuda. Waktu fermentasi Saccharomyces sp R1 4 hari
dan konsentrasi susu kedelai 5 % (v/v) merupakan kombinasi yang terbaik untuk
menghasilkan pigmen merah Monascus.
Selama pemanasan dalam oven atau pengaruh suhu , slabilitas pigmen
MonascLis menurun semakin lama pemanasan, terlihat sangat menurun pad a
pemanasan dalam oven pada suhu diatas 100 DC selama 1 jam. Penurunan
intensitas warna merah yang terjadi mencapai 44%. Sedangkan selama
pemanasan dalam air (suhu 100 DC) selama 4 jam dalam air stabilitas pigmen
tidak terlalu meilunjukkan perubahan warna secara visual, telapi nilai absorbansl
warna merah menurun sampai 38%.
Stabilitas warna merah pekatan terhadap sinar matahari sebesar 65%.
Sedangkan pengaruh pH lebih stabil pada keadaan netral dan basa dalam
bentuk pekatan. Begitu juga pengaruh kelarutan pigmen angkak dalam bentuk
pekatan lebih mudah larut jika dilarutkan dengan air pada suhu berkisar 80 DC.
Stabilitas zat warna angkak ternyata dipengaruhi oleh suhu, lama
pemanasan, sinar matahari, dan pH. Sedang kelarutan dalam air lebih mudah
larut jika menggunakan air dengan suhu 80 DC
B. SARAN
Pengujian pigmen pada penelitian ini merupakan pigmen merah alami yang
di uji kestabilitasannya sehingga dapat diperoleh informasi bagaimana cara
proses peillasakan dan penyilllpanan yang benar dan tidak Illerusak warna,
tetapi penelitian ini tidak dibandingkan dengan Illenguji zat warna sintetis dan zat
warna Illerah alami lainnya. Oleh karena itu, perlu adanya penelitian lebih lanjut
guna sebagai pembanding stabilitas pigillen angkak, sintetis dan pigillen Illerah
alami ainnya.
Kujumdzieva, A, V. Savov, A Wartenberg, E. Fdavidova, 1. Rasheva.1995. Food coloring production from Monascus fungi. EnglishrJatent 9509755.
Lee, CZ., C.B. Wang, C.C. Chen, C.H. Teng, G.F. Yuan & C.C. Liao.1998. A Monascus strain with high productivity in both red pigmenand Monakolin f<. Culture Collection and Research Center, FoodIndustry Research and Development Institute, Taiwan.
Leistner, L. 1998. Use of red-mould rice and Monascus-extracts for meatproduct. The Symposia on Monascus culture and Aplications, July8-101998. Toulouse, France.
Lin, T.F., K. Yakushijin, G.H. Buechi & AL. Demain. 1992. Formation ofWater-soluble Monascus red pigment by biological and syntheticprocesses. US Patent US92-11986.
Mitrajanty, K.D. 1994. Pengaruh faktor fisik dan kimia terhadap selamamutu pigmen angkak serta stabilitasnya selama penyimpanandalarn beberapa jenis kemasan. FATETA IPB. Bogor
Miyake, T., S. Ohno, & S. Sakai. 1984. Process for the production of Monascuspigment. US Patent US4442209
Rahayu, L. K. 2001. Produksi pigmen dan senyawa statin rnelalui fermentasiSubstrat cair dan substrat padat oleh Monascus purpureus Went Tesis.FMIPA Program Pasca Sarjana. UI. Jakarta
Shepherd, D. 1977. The Relationships between pigment production andsporulation in Monascus. Biotechnology and fungal differentition.Fems Symposium No.4. Academic Press. New York. 107-118.
Shin, SC., J-Y Ju, & J-H Suh, 1998. Analysis of enzymes whichstimulate Monascus pigment production and optimization offermentation procedures. Symposium on Monascus culture andapplication, July 8-10,1998, Toulouse, Perancis.
Steinkraus, K.H. 1983. Handbook of Indigenous Fermented Foods.Marcel Dekker, Inc. New York. 243-553.
Sutrisno, AD. 1987 Pembuatan dan peningkatan kualitas zat warnaalarni yang dihasilkan oleh Monascus purpurueus. Di dalam: S.Fardiaz, R. Dewanti dan S. Budijanto (eds). Risalah seminarbahan makanan tambahan kimiawi, PAU Pangan dan Gizi,Institut Pertanian Bogor, Bogor.
Wong, H.C. dan Koehler, PE 1983. Production of red water solubleMonascus pigment. Journal Food Science, 48: 1200-1203
Yongsmith, B., C. Chaisrisook, P. Chimanage & S. Krairak. 1998.Productionof yellow pigmen by MonasCLIs molds growing incassava substrat. The Symposia on Monascus Culture andAplicalion, July 8 - 10 1998 Toulouse.
Wong, H-C & P.E. Koehler. 1981. Production and isolation of an antibiotic fromMonascus purpureus and its relationship to pigment production. Journal offood Science. 46: 589-592
Y""n C S H180 Ferment:otive oroduction of imkil oiqlllent Dillilill' Procedinq of. - -'die UI"ient3i FeTllienlt'-.l F0uus. 1\•. Ii. St0iilt\raU2 ~e\..).) G~il'i9hOI'\, 1I11,.111dll0
LANIPIRAN 2.
Tabel 2. Oaftar komposisi susu kedelai (per 100 9 bahan)
No Komposisi Jumlah
1 Kalori (kal) 41
2 Protein (g) 3,5
3 Lemak (g) 2,5
4 Karbohidrat (g) 5,0
5 Kalsium (mg) 50
6 Fostor (mg) 45
7 8esi (mg) 0,7
8 Nilai vit A (S.I.) 200
9 ViI. 81 (mg.) 0,08---..-- .. "-
10 ViI. C (mg) 2
11 Air (g) 87,0
12 b.d.d (%) 100
(Sumber: Oirektorat Gizi Oepartemen Kesehatan RI, 1996)
LAMPI RAN 3.
Tabel 3. Hasil uji pengaruh lama pemanasan terhadap kestabilan zat warnamerah Monascus purpureus Went TISTR 3090
r'o,. .--.-.-,--------~-.---,-....---------.- -~-----------------_.
[.. L<l.Ill<l.f:>l;IllClI],:lsa njjaIllL__!'~QO ~40C' _i 0 I 87.8 87.9
1=----=_-- "T'-'~-'--'1~-6T7-0 - 55.30
I_~~-.~_. - ~~_. -~-~I.~~._;:_~.~-_. .~;_~_~1 __ _ . __ :!. .._.[.4750 4_4.80.J
Tabel4. Hasil uji pengaruh suhu terhadap kestabilan zat warna merahMonascus purpureus Went TISTR 3090
.~~h~_Lo9 __ .__ .. ~~9.Q....... A 40028 87.80 87.90
100 86.00 86.10_.._-.----_._~.~--~- -------_.._------.
125 65.50 69.10_....._._---_._-...
150 53.10 65.60
180 43.70~.=~.·~0~-1
Tabel 5. Hasil uji pengaruh lama penyinaran terhadap kestabilan zat warnamerah Monascus purpureus Went TISTR 3090
27.30
25.20
40.50
39.00
LAMPIRAN 5.
Tabel 8. Uji pembentuk warna merah antara sirup marjan, bubuk pigmenangkak, dan zat warna sintetis
1 Sirup marjanR Perlakuan Pengenceran " 500
l-~l---'--5 1,05310 0,377
~~~15 0,28220 0,190
2 Bubuk pigmen angkakNo Perlakuan Pengenceran (102) UOO
I-t- P1 2 1,177~-,_.- .
P2 3 0,8763 P3 4 0,6404 P4 5 0,5015 P5 6 0,4486 P6 7 0,3617 P7 8 0,2288 P8 9 0,2119 P9 10 0,208
10 P10 11 0,191-_. .._---- ."~-_..
LAMPIRAN 7
Gambar 11. HasH fermentasi Monascus purpureus Went TISTR 3090 umur 7hari pada perlakuan 2,5%, 5%,7,5%, dan 10% susu kedelai dan 4hari waktu fermentasi Saccharomyces sp R1
Gambar 12. HasH fermentasi Monascus purpureus Went TISTR 3090 padaBerbagai konsentrasi susu kedelai dan waktu fermentasiSaccharomyces sp R1
LAMPIRAN 8
Gambar 13. Hasil fermentasi Saccharomyces sp R1 umur 4 hari
Gambar 14. Perbandingan pengaruh sinar matahari selama 24 jam terhadap zatwarna merah pigmen Monascus sp
LAMPIRAN 9
Gambar 15. Perbandingan pengaruh lamaperhanasahselama 1 jam, 2 jam, 3jam, dan 4 jam terhadap zat warna merah pigmen Monascus sp
Gambar 16. Perbandingan pengaruh lama pemanasan selama 4 jam terhadapzat warna merah pigmen Monascus sp pada suhu 29 ac, 100 ac,125 ac, dan 180 ac
44