I. PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Enkapsulasi merupakan teknik melindungi suatu material yang dapat berupa komponen bioaktif berbentuk cair, padat, atau gas menggunakan penyalut yang membentuk lapisan kompleks yang menyelimuti inti. Bahan inti yang dilindungi dalam proses enkapsulasi disebut sebagai core dan struktur yang dibentuk oleh bahan pelindung yang menyelimuti inti disebut sebagai dinding, membran, atau kapsul (Kailasapathy, 2002; Krasaekoopt et al., 2003). Melalui teknik enkapsulasi, inti yang berada di dalam kapsul akan terhindar dari pengaruh lingkungan sehingga akan terjaga dalam keadaan baik dan inti tersebut akan dilepaskan hanya ketika persyaratan kondisi terpenuhi. Teknik enkapsulasi dewasa ini mengalami perkembangan yang sangat pesat seiring dengan perkembangan teknologi. Saat ini teknik enkapsulasi dikembangkan untuk melindungi komponen bioaktif seperti polifenol, enzim, dan antioksidan dalam ukuran yang lebih kecil sehingga lebih efisien dan efektif dalam distribusi dan penanganannya karena melalui proses enkapsulasi mampu mengubah bentuk dari senyawa bioaktif yang semula berupa cair atau gas menjadi mampat dalam bentuk bubuk (padatan) yang stabil. Teknik enkapsulasi saat ini dapat dibedakan atas ukuran partikel yang dihasilkan. Makrokapsul ditujukan untuk partikel yang memiliki 1
partikel berukuran > 5.000 µm, mikroenkapsulasi apabila memiliki ukuran partikel 1-5.000 µm, dan nanoenkapsulasi apabila menghasilkan partikel berukuran < 1µm. Nanokapsul dapat dihasilkan dari partikel berukuran nano atau disebut juga nanopartikel. Nanopartikel terdiri atas makromolekul dan core, dimana makromolekul berperan dalam memerangkap core dengan proses kimia. Dewasa ini, pembuatan partikel sudah diarahkan pada partikel dengan skala nanometer. Hal ini dikarenakan partikel nano atau nanopartikel memiliki beberapa keunggulan dibandingkan mikro partikel. Salah satu keunggulan nano partikel adalah efisiensi distribusi bahan yang dikapsulkan apabila diaplikasikan pada suatu produk pangan karena ukuran partikel yang kecil memiliki luas permukaan yang lebih besar. Hal penting yang mendasari keberhasilan pembentukan nanopartikel adalah metode pembuatan dan makromolekul yang digunakan. Nanopartikel dapat dihasilkan dengan beberapa metode pembuatan dan salah satu metode yang dapat digunakan adalah koaservasi kompleks. Koaservasi kompleks merupakan suatu metode pembuatan nanopartikel dengan memanfaatkan sifat makromolekul yang mengandung senyawa kation dan anion untuk berinteraksi secara elektrostatik membentuk kapsul (Yeo et al., 2005). Nanokapsul yang terbentuk pada koaservasi kompleks merupakan hasil proses pemisahan fase yang terjadi secara spontan dengan membentuk kompleks yang dapat larut, antara dua atau lebih polimer. Koaservasi kompleks sangat berkembang pada bidang farmasi khususnya pada enkapsulasi obat dimana salah satu keunggulan dari kapsul yang dihasilkan pada metode koaservasi kompleks adalah waktu rilis core yang dapat dikontrol. 2
Keberhasilan suatu metode pembuatan nanopartikel juga dipengaruhi oleh makromolekul yang digunakan. Proses enkapsulasi dengan koaservasi kompleks mensyaratkan penggunaan makromolekul lebih dari satu dan memiliki muatan yang berbeda. Gelatin merupakan makromolekul yang diketahui mengandung muatan polikation, sedangkan makromolekul yang bermuatan polianion salah satunya adalah gum arab. Gelatin dan gum arab dipilih sebagai penyalut sebab keduanya merupakan makromolekul yang larut air sehingga lebih mudah dalam pembentukan nanopartikel. Selain itu, baik gelatin maupun gum arab sama-sama merupakan biopolimer yang tidak berbahaya karena tergolong biopolimer generally recognized as safe (GRAS), tersedia melimpah di alam dan keduanya umum digunakan pada penelitian enkapsulasi dengan metode koaservasi kompleks (Qv et al., 2011). Asap cair merupakan salah satu hasil teknologi pengasapan yang dihasilkan dari proses distilasi kering atau pirolisa biomassa seperti kayu, kulit kayu, tempurung, sabut, bambu, daun dan lain sebagainya. Asap cair banyak diaplikasikan pada produk asapan. Hal ini dikarenakan asap cair mampu menyumbangkan aroma dan flavor asap pada produk pangan, selain itu juga berpotensi untuk memperpanjang masa simpan produk. Salah satu senyawa yang bertanggung jawab terhadap aroma dan flavor yang dihasilkan dan pengawetan produk pangan adalah fenol. Fenol merupakan senyawa yang menyumbangkan aroma spesifik pada produk asapan yang juga mampu mencegah kerusakan akibat bakteri pembusuk dan patogen. Fenol berperan sebagai anti bakteri bersamaan dengan asam (Girrard, 1992). 3
Fenol yang terdapat dalam asap cair dikhawatirkan mudah mengalami kerusakan akibat pengaruh lingkungan mengingat fenol merupakan senyawa yang mudah teroksidasi. Bentuk kerusakan fenol ditunjukkan oleh perubahan warna asap cair menjadi kecoklatan. Berdasarkan hal tersebut, proses enkapsulasi fenol asap cair merupakan salah satu metode yang dapat digunakan untuk melindungi komponen fenol yang terdapat dalam asap cair. Teknologi nanoenkapsulasi diharapkan mampu menjaga stabilitas dari komponen penting asap cair sehingga asap cair tidak kehilangan sifat utamanya. Nanoenkapsulasi asap cair tempurung kelapa dengan metode koaservasi kompleks merupakan hal baru sebab umumnya nanoenkapsulasi asap cair dilakukan dengan metode spray drying. Keunggulan dari metode koaservasi kompleks dibandingkan dengan spray drying adalah koaservasi kompleks tidak membutuhkan suhu tinggi pada aplikasinya sebab cenderung dilakukan pada suhu rendah. Keunggulan ini sangat baik apabila diaplikasikan pada asap cair. Hal ini dikarenakan asap cair mengandung senyawa fenol yang diantaranya memiliki titik didih rendah sehingga jika proses enkapsulasi dengan proses spray drying dikhawatirkan terdapat senyawa fenol yang hilang atau rusak. Kehilangan atau kerusakan fenol yang terjadi berpengaruh terhadap efisiensi engkapsulasi dimana menjadi lebih rendah. Hilda (2013) melaporkan bahwa efisiensi enkapsulasi fenol asap cair menggunakan spray drying dengan penyalut kitosan, alginat dan maltodekstrin sebesar 41,44%, alginat dan maltodekstrin sebesar 45,13%, dan tertinggi menggunakan penyalut kitosan dan maltodekstrin sebesar 56,90%. Hasil 4
tersebut menunjukkan bahwa fenol yang hilang berkisar 40-60% dan kehilangan fenol ini cukup tinggi. Berdasarkan hal tersebut diharapkan dengan menggunakan metode koaservasi kompleks kehilangan atau kerusakan fenol yang terjadi dapat diminimalisir dan penggunaan penyalut gum arab sebagai salah satu enkapsulan mampu berinteraksi secara kimia dengan fenol pada asap cair yang ditandai dengan terbentuknya ikatan hidrogen sehingga proses enkapsulasi dapat terjadi dengan maksimal. Penentuan konsentrasi penyalut yang tepat menjadi hal penting sebab konsentrasi penyalut turut serta berpengaruh terhadap ukuran partikel yang dihasilkan, tingkat keseragaman ukuran partikelnya dan efisiensi enkapsulasinya. 1.2 Perumusan Masalah Dari latar belakang di atas, dapat dirumuskan permasalahan sebagai berikut: a. Berapa konsentrasi penyalut gelatin dan gum arab serta asap cair tempurung kelapa untuk mendapatkan partikel berukuran nanometer dengan keseragaman ukuran tinggi menggunakan metode koaservasi kompleks? b. Bagaimana karakteristik nanokapsul asap cair tempurung kelapa yang dihasilkan melalui metode koaservasi kompleks menggunakan penyalut gum arab dan gelatin 5
1.3 Tujuan Penelitian Tujuan umum dari penelitian ini adalah menghasilkan formulasi nanopartikel asap cair tempurung kelapa dengan metode koaservasi kompleks menggunakan penyalut gelatin dan gum arab. Adapun secara khusus, penelitian ini bertujuan sebagai berikut : a. Untuk mengetahui konsentrasi penyalut gum arab dan gelatin serta asap cair tempurung kelapa untuk menghasilkan partikel berukuran nanometer dengan tingkat keseragaman ukuran tinggi menggunakan metode koaservasi kompleks. b. Untuk mengetahui karakteristik nanokapsul asap cair tempurung kelapa yang dihasilkan dari metode koaservasi kompleks menggunakan penyalut gum arab dan gelatin 1.4 Manfaat Penelitian Manfaat yang dapat diperoleh dari penelitian ini adalah sebagai berikut: 1. Dapat dijadikan sumber informasi mengenai formula yang mampu menghasilkan partikel asap cair berukuran nanometer dengan tingkat keseragam tinggi melalui menggunakan gelatin dan gum arab sebagai enkapsulan dengan metode koaservasi kompleks. 2. Dapat dijadikan sumber informasi mengenai karakteristik nanokapsul yang dihasilkan melalui metode koaservasi kompleks dengan penyalut gum arab dan gelatin. 6