BAB
I
PENDAHULUAN
I.
Latar belakang
Dewasa
ini, Industri makanan, minuman, dan suplemen sering menggunakan pemanis sebagai
penambah cita rasa pada produknya. Bahan pemanis alami yang biasa digunakan
adalah gula sukrosa atau gula tebu. Namun gula tersebut memiliki beberapa
kelemahan yaitu memiliki nilai kalori tinggi yang dapat menyebabkan kegemukan
dan diabetes. Salah satu alternatif pemanis alami yang memiliki tingkat
kemanisan yang tinggi, rendah kalori dan tidak bersifat karsinogenik adalah
gula stevia dari daun tanaman stevia. Gula stevia dapat diperoleh secara
ekstraksi dari daun stevia menggunakan metanol, etanol, atau spiritus. Pelarut
ini dikhawatirkan masih tersisa pada produk. Untuk itu dicari pelarut polar
yang lebih aman.
Pemurnian
gula stevia umumnya dilakukan menggunakan proses pertukaran ion, kromatografi, fixed-bed
reaktor menggunakan zeolite atau adsorben (Mantovaneli et al.,
2004). Sebelum pemurnian dilakukan, penghilangan ion perlu dilakukan
menggunakan pertukaran ion (Giovanetto, 1990). Proses tersebut cukup kompleks
dan menggunakan banyak bahan kimia dan menghasilkan residu, sehingga perlu
dilakukan modifikasi proses yang dapat mengurangi penggunaan bahan kimia dan
residu. Proses membran filtrasi dapat memisahkan kotoran bukan gula dari
larutan stevia tanpa menggunakan bahan kimia. Penggunaan umpan aliran
diharapkan akan menekan efek fouling dan polarisasi konsentrasi sehingga
dapat meningkatkan fluksi.
Pada
penelitian ini pemurnian ekstrak daun stevia menggunakan ultrafiltrasi aliran
silang. Parameter tekanan transmembran dan laju alir terbaik diamati untuk
mendapatkan larutan stevia dengan fluksi dan tingkat kejernihan tertinggi serta
kehilangan (loss) steviosida terendah.
II.
Rumusan masalah
1. Apakah
definisi senyawa steviosida?
2. Bagaimanakah
persiapan bahan baku dalam proses ultafiltrasi daun stevia?
3. Bagaimana karakteristik larutan steviosida hasil ultrafiltrasi?
III.
Tujuan
1. Untuk
mengetahui deskripsi senyawa steviosida.
2. Untuk
mengetahui persiapan bahan baku dalam proses ultafiltrasi daun stevia.
3. Untuk
mengetahui karakteristik larutan steviosida hasil ultrafiltrasi.
BAB
II
PEMBAHASAN
I.
Senyawa Steviosida
Senyawa
steviosida merupakan pemanis alami non kariogenik dapat di temunakan pada tanaman stevia rebaudiana. Steviosida memiliki
rasamanis 300-400 kali dari sukrosa.
Senyawa steviosida terdapat pada tanaman stevia, biasanya senyawa
tersebut terdapat pada daunnya. Kandungan fitokimia daun stevia terbesar adalah
glikosida, steroid dan tannin. Cramer dan Ikan menyatakan bahwa daun tanaman stevia
rebaudiana mengandung campuran dari diterpen, triterpen, tanin,
stigmasterol, minyak yang mudah menguap dan delapan senyawa manis diterpen
glikosida. Delapan glikosida diterpen yang menyebabkan daun tersebut terasa
manis, yaitu steviosida, steviolbiosida, rebaudiosida A – E dan dulkosida A. Selain
itu juga stevia mengandung protein, karbohidrat, fosfor, besi, kalsium,
potasium, sodium, flavonoid, zinc (Seng), vitamin C dan vitamin A.
II.
Persiapan bahan baku untuk proses ultraviltrasi
daun stevia rebaudiana adalah sebagai berikut.
Pengeringan Daun Stevia
Pengeringan
stevia bertujuan untuk menurunkan kadar air, sehingga mikroorganisme, kapang
serta enzim tidak berkembang. Proses pengeringan berlangsung cepat seiring
dengan meningkatnya suhu pengeringan. Daun stevia yang masih basa dikeringkan pada suhu 60
hingga mencapai kadar maksimum 10%. Pada
pengeringan dengan ketiga suhu tersebut di dapatkan kadar kurang dari 10%. Kadar
air terendah yang dicapai pada pengeringan 60
sebesar 5,5% diperoleh pada jam ke- 3,5.
Sedangkan untuk pengeringan pada suhu 80
dan 100
diperoleh kadar 3,13 dan 7,34% dalam
waktu 2,5 dan 2 jam. semakin rendah
kadar air daun stevia menunjukkan daya simpan dan kerusakan akibat aktifitas
serangga, jamur, dan enzim sem akin kecil.
Namun,
karna perbedaan suhu juga mengakibatkan perbedaan warna daun, suhu yang dipilih
adalah suhu 60
karna warna daun masih hijau sedangkan
pengeringan di atas suhu 60
menyebabkan warna daun merah kecoklatan yang
di sebabkan oleh terjadinya reaksi milliard, yaitu reaksi yang terjadi antara
gula preduksi dan asam amino atau kemungkinan lainnya adalah terbentuknya
senyawa pheophytin akibat reaksi antara klorofil dengan semua asam yang menguap
pada waktu proses pengeringan.
Ekstraksi Daun Stevia
Ekstraksi
stevia dilakukan menggunakan air yang bersifat polar seperti senyawa glikosida.
Pada fase ini, gula molekul yang lebih besar serta protein akan terhidrolisis.
Filtrat yang diperoleh berwarna coklat kemerahan. Warna ini diperkirakan
berasal dari senyawa bukan gula yang terkandung pada daun stevia seperti
klorofil, alkaloid, tanin, steroid, flavonoid dan makromolekul yang larut dalam
air.
Table Fitokimia
Daun Stevia
Fitokimia
|
Hasil pengujian
(kualitatif)
|
Alkaloid
|
+++
|
Saponin
|
+
|
Tannin
|
++++
|
Flavonoid
|
+
|
Triterpenoid
|
-
|
Steroid
|
++++
|
fenolik
|
+
|
glikosida
|
++++
|
Keterangan :
- = negative
+ = positive lemah
++
+ = positive kuat
++++ = positive kuat sekali
Hasil
fitokimia daun stevia di atas (Tabel 1) menunjukkan kandungan glikosida yang
positif kuat sekali, hal ini mengindikasikan bahwa daun stevia yang di gunakan
dalam penelitian ini memiliki tingkat kemanisan yang tinggi. Pada penelitian
ini juga dapat diketahui bahwa konsentrasi steviosida dan kadar gula tertinggi
diperoleh pada suhu ekstraksi 100
dan suhu pengeringan 60
masing-masing sebesar 8,9 g/L dan 2,48 g/L.
Pemurnian larutan stevia
Fluksi
air larutan stevia mulai konstan tercapai saat menit ke-10 pada kisaran fluksi 225
L/m2, begitu juga dengan kondisi tunak larutan stevia di capai pada
waktu yang sama, yakni pada kisaran 25,50 L/m2
Pengaruh variabel oprasi terhadap
fluksi
Fluksi
aliran stevia dipengaruhi oleh tekanan transmembran, konsentrasi umpan dan
kecepatan alir. Semakin tinggi tekanan transmembran dan kecepatan alir maka fluksi yang dihasilkan semakin meningkat.
Sedangkan semakin tinggi konsentrasi umpan maka fluksi semakin rendah.
Widoretno
(2005) menyatakan bahwa semakin tinggi konsentrasi dalam umpan dapat meningkatkan
viskositas pada permukaan membran sehingga dapat mengurangi daya difusi larutan
melewati membrane Nilai fluksi tertinggi diperoleh pada konsentrasi umpan 20,4
g/L, tekanan 1,87 bar dan kecepatan alir 0,02 m/detik sebesar 60,00 L/m2.jam.
Namun pada titik kecepatan alir 0,011 m/detik dan 0,02 m/detik pada konsentrasi
umpan 0,02 m/detik dan tekanan 1,61 bar nilai fluksi cenderungan konstan.
Semakin
tinggi konsentrasi umpan, semakin banyak pula partikel terlarut yang dapat
menghalangi laju difusi larutan ke membran sehingga produk yang diinginkan
sulit lolos melewati membran. Molekul gula yang tertahan oleh membran dapat
disebabkan karena telah terjadi polarisasi konsentrasi sehingga molekul pemanis
stevia sulit untuk lolos melewati membran. Polarisasi konsentrasi adalah
terbentuknya lapisan kedua (second layer) pada permukaan membran yang
meningkatkan resistensi membran.
Hasil
ini menunjukkan bahwa membran ultrafiltrasi masih kurang optimal untuk
meloloskan pemanis stevia. Pada larutan umpan diduga masih terdapat
partikel–partikel terlarut yang memiliki bobot molekul yang lebih besar
sehingga telah terakumulasi di atas permukaan membrane.
III. Analisis Karakteristik Larutan Stevia
Karakteristik
larutan steviosida dipengaruhi oleh konsentrasi steviosida pada larutan,
tekanan dan kecepatan alir umpan. Pengaruh konsentrasi steviosida pada larutan,
tekanan dan kecepatan alir. Semakin tinggi konsentrasi, tekanan dan kecepatan
alir maka nilai pH akan semakin meningkat.
pH
larutan stevia setelah filtrasi tidak berubah secara signifikan yaitu berkisar
antara 5,35 – 5,79. pemanis stevia tidak akan berubah jika dipanaskan pada suhu
100oC selama 1 jam dan stabil pada pH 3 – pH 9. Hasil pH ini dikarenakan tidak
adanya perlakuan kimiawi selama proses filtrasi.
Konsentrasi
steviosida setelah difiltrasi dengan membran mengalami penurunan pada
konsentrasi 20,4 g/L sebesar 37%-62%, sedangkan konsentrasi 28,7 penurunannya
sebesar 65%–73%. Steviosida juga dapat tertahan oleh membran bersama partikel
besar lainnya, walaupun memiliki ukuran lebih kecil dari pori membran.
Penggunaan tekanan dan laju alir yang besar dapat meningkatkan steviosida yang lolos
melewati membran.
Kadar
gula total pada tiap tekanan menunjukkan kecenderungan naik namun jumlah yang
dihasilkan sedikit dibandingkan dengan steviosida. Hal tersebut menunjukkan
bahwa kemanisan larutan stevia tidak ditentukan oleh kandungan gulanya, tetapi
lebih ditentukan oleh senyawa–senyawa pemanis yang ada di dalamnya (delapan
glikosida diterpen).
Nilai
kadar gula total tertinggi diperoleh pada konsentrasi 20,4 g/L sebesar 0,80
g/L. Pada kondisi kecepatan alir yang bervariasi menghasilkan kadar gula total
yang fluktuatif sehingga tidak diketahui kecenderungannya. Namun kadar gula
total yang menurun menunjukkan bahwa gula selain gula stevia ada yang tertahan
dipermukaan membran.
Persen
kejernihan (%T) pada larutan ekstrak daun stevia menunjukkan bahwa membran
ultrafiltrasi mampu memisahkan pengotor-pengotor yang menyebabkan warna dari
hasil ekstrak daun stevia. Semakin tinggi persen kejernihan (%T), maka semakin
banyak kotoran-kotoran yang tersaring oleh membran. Hal ini tampak pada semakin
besar % kejernihan maka % kadar abu semakin rendah.
semakin
tinggi tekanan maka persen kejernihan pada permeat semakin tinggi. Persen
kejernihan meningkat sebesar 64% pada tekanan 1,87 bar. Sedangkan semakin
tinggi kecepatan alir, maka persen kejernihan semakin rendah. Peningkatan
persen kejernihan tampak pada kecepatan alir rendah (0,0029 m/detik) sebesar
60%.
Larutan
ekstrak daun stevia sebelum difiltrasi memiliki kadar abu yang tinggi yaitu
sebesar (0,073%). Semakin besar tekanan dan kecepatan alir umpan yang diberikan
kadar abu yang dihasilkan semakin menurun. pada kecepatan alir yang rendah,
proses terakumulasinya abu pada permukaan membran semakin cepat sehingga dapat
menyumbat pori-pori membran. Namun secara keseluruhan dapat diketahui bahwa
pengotor pada larutan ekstrak daun stevia dapat difiltrasi dengan ultrafiltrasi
aliran silang sehingga larutan stevia menjadi lebih jerni
BAB
III
PENUTUP
I.
Kesimpulan
Ultrafiltrasi
dapat digunakan untuk pemurnian ekstrak Stevia. Penggunaan membran PES (Ukuran
pori 20 kDa) serta laju alir silang 0,02 m/detik dan tekanan transmembran 1,87
bar menghasilkan fluksi tertinggi yaitu 60 L/m2.jam, dan tingkat rejeksi (loss)
gula steviosida terendah yaitu 36%. Pada kondisi ini diperoleh peningkatan
kejernihan larutan tertinggi yaitu sebesar 64% dan pengurangan kadar abu 62%.
II.
Saran
Untuk
memperbaiki proses dalam mengurangi kehilangan gula steviosida maka perlu
dilakukan penjernihan gula stevia menggunakan ukuran membran lebih besar dari
20 kDa, mengingat berat molekul steviosida sebesar 804.90 Da.
DAFTAR PUSTAKA
Isdianti
F dan Erliza N. 2010. Ultrafiltrasi
aliran silang untuk pemurnian gula stevia.
Bogor : institut partaninan bogor
Anonim.
2004. Ultrafiltration – Filtration Overview.www.kochmembran.com.
[7 Februari 2006].
Atmawinata
O dan Pudjosunarjo RS. 1986. Perubahan Kadar Steviosida dalam Daun Stevia
Selama Pengolahan. Menara Perkebunan 54 (3): 64 – 67.
Cheryan
M. 1998. Ultrafiltration and Mirofiltration. Lancaster, Pennsylvania:
Technomic Publ. Co. Inc
Widoretno.
2005. Kajian Proses Pemurnian dan Pemekatan Larutan Raw Sugar Dengan
Menggunakan Teknologi Membran.
[Tesis]. Bogor: Institut Pertanian Bogor
Tidak ada komentar:
Posting Komentar