Hijau Klorofil - · PDF filePenggunaan garam alkali seperti magnesium karbonat dan kalsium ... Ekstraksi yang melibatkan enzim klorofilase membutuhkan waktu inkubasi agar enzim

Pewarna Alami untuk Pangan_____________________________________________________

58

HIJAU KLOROFIL

Klorofil

Klorofil adalah pigmen berwarna hijau yang terdapat dalam

kloroplas bersama-sama dengan karoten dan xantofil pada semua

makhluk hidup yang mampu melakukan fotosintetis. Pada semua

tanaman hijau, sebagian besar klorofil berada dalam dua bentuk

yaitu klorofil a dan klorofil b. Klorofil a bersifat kurang polar dan

berwarna biru hijau, sedangkan klorofil b bersifat polar dan

berwarna kuning hijau. Klorofil berwarna hijau karena menyerap

secara kuat daerah merah dan biru dari spektrum cahaya

visibel.[87,b]

Rumus empiris klorofil a adalah C55H72O5N4Mg, sedangkan

klorofil b adalah C55H70O6N4Mg. Pigmen tersebut merupakan suatu

porfirin yang mengandung cincin dasar tetrapirol. Keempat

cincinnya berikatan dengan ion Mg2+. Cincin isosiklik yang kelima

berada dekat dengan cincin pirol ketiga. Subtituen asam propionat

diesterifikasi oleh diterpen alkohol fitol (C20H39OH) yang bersifat

hidrofobik dalam cincin keempat (Gambar 10).[87]

Seperti pigmen alami lainnya, klorofil juga mudah

terdegradasi akibat paparan panas, cahaya, oksidator, dan kondisi

pH lingkungan. Gambar 11 memperlihatkan mekanisme degradasi

klorofil.

Secara umum terdapat tiga reaksi yang dapat menjelaskan

degradasi pigmen klorofil, yaitu reaksi peofitinasi, pembentukan

klorofilid, dan oksidasi. Reaksi peofitinasi adalah reaksi

pembentukan peofitin. Peofitin adalah bentuk klorofil yang

©S

EA

FAS

T C

ente

r 201

2

_____________________________________________________Pewarna Alami untuk Pangan

59

kehilangan ion Mg2+ sehingga warna yang diekspresikan bukan

hijau melainkan hijau kecoklatan. Klorofil a diketahui mengalami

reaksi peofitinasi lima sampai sepuluh kali lebih cepat

dibandingkan dengan klorofil b. Reaksi peofitinasi ini dapat terjadi

ketika klorofil diperlakukan dengan asam. Ion Mg2+ yang berada di

tengah-tengah molekul akan lepas dan digantikan oleh ion

hidrogen. Di larutan HCl 13%, reaksi peofitinasi dapat terjadi hanya

dalam waktu 1-2 menit. Reaksi ini akan berjalan lebih cepat lagi

jika terkena panas.[88]

Panas mempercepat reaksi peofitinasi karena panas dapat

mendenaturasi protein. Pada matriks tanaman, klorofil terdapat

dalam bentuk berikatan dengan molekul protein. Ketika daun

dipapar dengan panas, misalnya direbus, protein yang melindungi

klorofil akan terdenaturasi sehingga klorofil berada dalam bentuk

bebas. Klorofil bebas bersifat tidak stabil dan mudah diserang oleh

asam. Akibatnya Mg2+ yang terdapat di dalam molekul klorofil

dapat dengan mudah digantikan oleh ion hidrogen.[90]

Gambar 10. Rumus struktur klorofil.[71]

©S

EA

FAS

T C

ente

r 201

2

60

Gambar 11. Bagan reaksi degradasi klorofil.[39]

©S

EA

FAS

T C

ente

r 201

2


61

Penggunaan garam alkali seperti magnesium karbonat dan

kalsium hidroksida pada pengolahan sayur hijau diketahui dapat

mencegah ion magnesium di klorofil lepas dan digantikan oleh ion

hidrogen. Meskipun metode ini menghasilkan produk dengan

warna yang menarik, namun warna tersebut tidak bertahan lama

selama penyimpanan. Hasil penelitian Harborne (1973)

menunjukkan bahwa klorofil dapat diekstrak dari daun segar

dengan menggunakan aseton 80% atau metanol dengan sedikit

penambahan CaCO3 untuk mencegah terbentuknya peofitin. Selain

itu, garam seng juga dapat menstabilkan klorofil. Seng akan

membentuk komplek dengan peofitin sehingga warna hijau tetap

stabil. Food and Drug Administration (FDA) telah mengatur batas

penggunaan garam seng di produk sayur kaleng, yaitu 75 ppm.

Pada prakteknya, untuk membentuk kompleks dengan peofitin,

dibutuhkan minimal 25 ppm garam seng atau 100 ppm untuk hasil

yang maksimal.[91,92]

Reaksi jenis kedua yaitu reaksi pembentukan klorofilid.

Klorofilid dapat terbentuk dari reaksi hidrolisis pada suasana asam

maupun basa. Biasanya reaksi pembentukan klorofilid terjadi

akibat aktivitas enzim klorofilase. Enzim klorofilase yang terdapat

hampir di semua tanaman mampu menghidrolisis rantai fitol dari

klorofil sehingga terlepas membentuk klorofilid dan fitol. Pada

kondisi normal, enzim klorofilase diduga terikat kuat secara fisik

pada lipoprotein lamela sehingga tidak bereaksi menghidrolisis

klorofil. Enzim ini akan aktif pada temperatur kamar jika berada

pada pelarut organik atau pada temperatur 65-75 oC pada pelarut

air.[87,93]

Berbeda dari reaksi peofitinasi, klorofilid yang dihasilkan pada

reaksi hidrolisis ini masih mengekspresikan warna hijau seperti

©S

EA

FAS

T C

ente

r 201

2


62

klorofil tetapi lebih larut air.[93] Lebih lanjut klorofilid dapat

menjadi peoforbid, yaitu senyawa klorofilid yang kehilangan ion

Mg2+ dan digantikan dengan ion hidrogen. Meskipun demikian,

perubahan klorofilid menjadi peoforbid relatif lebih sulit

dibandingkan klorofil menjadi peofitin. Oleh karena itu salah satu

usaha untuk menstabilkan warna hijau adalah dengan mengubah

klorofil menjadi klorofilid.

Reaksi oksidasi klorofil menghasilkan produk yang tidak

berwarna akibat dari teralomerasinya klorofil dan pecahnya cincin

tetrapirol.[93] Reaksi oksidasi ini dapat terjadi secara enzimatis

maupun non enzimatis. Oksidasi secara enzimatis melibatkan

enzim lipoksigenase (linoleat oksidoreduktase) yang terdapat di

sebagian besar sayuran dan buah-buahan. Enzim ini mengkatalisa

reaksi oksidasi ketika terdapat oksigen dan lemak, terutama asam

lemak linoleat dan linolenat. Blansir dapat dilakukan terhadap

bahan untuk menginaktivasi enzim lipoksigenase. Waktu

pemblansiran penting untuk diperhatikan karena blansir yang

terlalu lama tidak hanya akan menginaktivasi enzim lipoksigenase,

namun juga menginduksi terjadinya reaksi oksidasi non enzimatis.

Menurut Eskin (1979) pemblansiran selama 45 detik sampai 1

menit cukup untuk menginaktivasi enzim lipoksigenase.[94] Selain

disebabkan oleh panas, reaksi oksidasi non-enzimatis juga dapat

terjadi secara spontan oleh oksigen yang terdapat di atmosfer

selama penyimpanan meskipun dalam kondisi gelap. Proses

oksidasi klorofil ini dapat dihambat dengan karotenoid.[87]

Klorofil yang disubtitusi dengan tembaga (Cu) atau klorofilin

merupakan bentuk klorofil yang stabil jika dibandingkan dengan

klorofil alami. Klorofilin cukup stabil di kondisi netral dan basa.

Kelemahan klorofilin adalah menimbulkan sensasi rasa logam

©S

EA

FAS

T C

ente

r 201

2


63

akibat keberadaan ion Cu. Flavor yang mengganggu ini dapat

ditutupi dengan menambahkan flavor pada makanan seperti flavor

buah sehingga off flavor dapat tertupi. Klorofilin cocok digunakan

sebagai pewarna pada permen dengan flavor jeruk. Flavor jeruk

dapat mengaburkan rasa logam yang ditimbulkan klorofilin.[38]

Daun Suji

Tanaman suji atau Pleomela

angustifolia merupakan tanaman

perdu dari keluarga Liliaceae yang

banyak tumbuh liar di

Pulau Jawa. Tinggi

tanaman ini dapat

mencapai 2-7 meter

dan jika hanya tumbuh

sendiri dapat

berbentuk pohon kecil

yang banyak

cabangnya. Daun

tanaman suji berwarna hijau gelap, berbentuk lancet garis, kaku,

dan meruncing dengan panjang rata-rata 10-25 cm dan lebar 0,9-

1,5 cm.

Warna hijau pada daun suji merupakan manifestasi dari

keberadaan pigmen klorofil. Hasil penelitian Prangdimurti et al.

(2006) menunjukkan bahwa daun suji segar yang memiliki kadar air

basis basah sebesar 73,25%, mengandung 3.773,9 ppm klorofil

©S

EA

FAS

T C

ente

r 201

2


64

yang terdiri atas 2.524,6 ppm klorofil a dan 1.250,3 ppm klorofil

b.[95]

Klorofil daun suji dapat diekstrak dengan menggunakan

larutan NaHCO3. Semakin tinggi konsentrasi NaHCO3 yang

ditambahkan menyebabkan semakin banyak klorofil yang dapat

diekstrak dan semakin basa larutan yang didapat. Rufaida (2008)

menyatakan bahwa ekstraksi klorofil daun suji optimum dilakukan

dengan menggunakan NaHCO3 pada konsentrasi 0,5% (b/v). Hasil

ekstrak dengan metode tersebut menghasilkan ekstrak dengan

kandungan klorofil sebesar 3,069 mg/10 mL dan pH larutan

8,02.[96]

Penambahan logam Cu2+ ketika mengekstrak klorofil dari daun

suji diketahui dapat meningkatkan kestabilan warna hijau klorofil.

Tembaga atau Cu merupakan salah satu logam yang termasuk

dalam golongan logam transisi. Logam transisi cenderung

membentuk kompleks dengan molekul lain dan bertindak sebagai

atom pusat dari kompleks tersebut. Oleh karena itu Cu cenderung

akan menggantikan Mg pada pusat porfirin klorofil. Ikatan antara

atom Cu dengan inti porfirin dari molekul klorofil jauh lebih kuat

dan stabil dibandingkan dengan Mg-porfirin.[97]

Hasil penelitian Rufaida (2008) menunjukkan bahwa secara

visual semakin banyak ion Cu2+ yang ditambahkan maka warna

hijau ekstrak klorofil semakin stabil. Pada hari pertama

penyimpanan ekstrak klorofil di temperatur ruang, ekstrak tanpa

penambahan ion Cu2+ terlihat memiliki endapan berwarna hijau di

bagian bawah tabung. Sebaliknya, pada ekstrak yang ditambahkan

ion Cu2+ sebesar 50, 100, dan 150 ppm tidak terlihat endapan dan

warna hijau masih terlihat stabil. Setelah tujuh hari penyimpanan

pada temperatur ruang, endapan pada ekstrak tanpa penambahan

©S

EA

FAS

T C

ente

r 201

2


65

Cu2+ berubah warna menjadi coklat. Endapan juga terbentuk pada

ekstrak dengan penambahan Cu2+ sebesar 50 ppm walau warna

endapan masih hijau. Supernatan pada ekstrak tanpa Cu2+ dan

ekstrak yang mengandung 50 ppm Cu2+ berubah warna menjadi

coklat zaitun. Pada ekstrak dengan penambahan ion Cu2+ sebesar

100 dan 150 ppm tidak terdapat endapan dan warna hijau masih

terlihat stabil.[96]

Pembentukan klorofilid juga dapat dilakukan untuk

meningkatkan kestabilan ekstrak klorofil daun suji. Pembentukan

klorofilid melibatkan enzim klorofilase. Ekstraksi yang melibatkan

enzim klorofilase membutuhkan waktu inkubasi agar enzim

tersebut dapat bekerja secara optimum karena reaksi enzim ini

berlangsung lambat.[98] Kecepatan reaksi yang lambat ini

disebabkan oleh ukuran molekul enzim yang besar sehingga

membutuhkan waktu yang lebih lama agar terjadi interaksi

substrat dan enzim.[99] Namun demikian, waktu inkubasi juga tidak

boleh terlalu lama karena dapat menurunkan laju reaksi dan

penyimpangan terhadap aktivitas yang diperoleh. Laju reaksi

menurun karena selama hidrolisis terbentuk fitol yang bertindak

sebagai inhibitor reaksi.[100] Masa inkubasi optimum menurut

Hakim (2005) adalah 30 menit pada temperatur 75 oC.[101]

Temperatur 75 oC merupakan temperatur aktivitas maksimum dari

enzim klorofilase. Merujuk pada penelitian Prangdimurti et al.

(2005), larutan pengekstrak klorofil dari daun suji yang optimum

yaitu 0,75% Tween 80 dalam larutan natrium sitrat 12 mM. Tween

80 bersifat emulsifier sehingga dapat membantu klorofil yang

bersifat hidrofobik untuk larut air. Natrium sitrat 12mM diduga

dapat meningkatkan aktivitas enzim klorofilase dalam

menghidrolisis rantai fitol.[102] Lopez et al. (1992) melaporkan

©S

EA

FAS

T C

ente

r 201

2


66

bahwa tanpa kehadiran natrium sitrat dalam uji aktivitas enzim

klorofilase, aktivitasnya turun sampai 50%.[103]

Daun Pandan

Pandan (Pandanus

amaryllifolius) merupakan

tanaman perdu menjalar

yang memiliki daun

berwarna hijau, berbetuk

tipis memanjang, bertepi

rata, ujungnya berduri halus

dan kalau diremas berbau

wangi. Panjang daun

pandan berkisar antara 40-

80 cm dengan lebar sekitar

4,5 cm. Jika dibiarkan,

tanaman pandan dapat mencapai ketinggian 1,75 m dengan

batang menjalar dan pada pangkalnya keluar akar. Tanaman ini

digolongkan sebagai keluarga Pandanaceae.[104] Di Indonesia,

umumnya pandan ditanam di pekarangan rumah dan digunakan

sebagai penyedap, pewangi masakan, dan pewarna hijau pada

makanan. Sebutan untuk tanaman pandan ini beragam di berbagai

daerah, seperti seuke bangau (Aceh), pandan jau (Batak), pandan

harum (Sumatra Tengah), pandan musang (Minang Kabau), ponda

(Gorontalo), bonak (Timor), dan nao moni (Ambon).[105]

Seperti daun suji, warna hijau di daun pandan juga merupakan

akibat dari keberadaan pigmen klorofil. Penggunaan daun pandan

©S

EA

FAS

T C

ente

r 201

2


67

bersama-sama dengan daun suji telah diaplikasikan di masyarakat

untuk memberikan warna hijau pada kue basah dan diketahui

memberikan efek sinergis. Secara tradisional penggunaan warna

hijau ini didapat dengan menumbuk daun pandan dan daun suji.

Hasil tumbukan ditambah air dan kemudian diperas. Air yang

didapat akan berwarna hijau dan dapat langsung dicampurkan ke

dalam adonan makanan seperti dadar gulung, kue apem, kue

talam susun, dan kue bikang.[106] Jika air ekstrak tersebut tidak

langsung digunakan, pengawetan dapat dilakukan dengan

menambahkan kapur sirih ke dalam larutan dan disimpan di dalam

refrigerator.

Peningkatan umur simpan larutan pandan dapat dilakukan

dengan metode pasteurisasi. Vongsawasdi et al. (2010) meneliti

pengaruh pasteurisasi terhadap degradasi klorofil pada jus pandan.

Sebelum daun pandan dibuat jus, daun dicuci dan direbus selama 4

menit. Daun kemudian dipotong kecil-kecil dan dicampur air

dengan perbandingan 1:4 (w/w). Campuran tersebut

dihomogenisasi dan disaring untuk mendapatkan larutan pandan

dengan total padatan 12±2 oBrix. Pasteurisasi dilakukan selama 30

menit pada empat temperatur yang berbeda, yaitu 63, 70, 80, dan

90 oC. Dari hasil penelitian tersebut diketahui bahwa kandungan

klorofil pada jus semakin menurun dengan meningkatnya

temperatur pasteurisasi. Akibatnya warna hijau jus mengalami

pemudaran seiring dengan rusaknya klorofil. Degradasi klorofil ini

mengikuti reaksi orde pertama dengan kecepatan degradasi

0,0282-0,0429 menit-1.[107]

Untuk skala komersial, pandan dalam bentuk larutan kurang

disukai karena sulit dalam transportasi dan memiliki umur simpan

yang pendek. Pembuatan tepung pandan merupakan salah satu

©S

EA

FAS

T C

ente

r 201

2


68

solusi untuk meningkatkan keawetan dan memperluas aplikasi

daun pandan sebagai pewarna dan pemberi aroma. Untuk

memperoleh mutu tepung pandan dengan warna dan aroma yang

baik, pengeringan harus dilakukan pada temperatur serendah

mungkin. Menurut Buckle et al. (1987), semakin lama dan semakin

tinggi temperatur pengeringan, kadar air akan semakin rendah dan

intensitas warna hijau semakin menurun. Penurunan intensitas

warna tersebut terjadi karena pigmen pada daun pandan

teroksidasi selama pengeringan. Jika melalui pengeringan dengan

oven vakum, dapat digunakan temperatur pengeringan sebesar 60 oC dengan lama pengeringan 1,5-3,5 jam. Pengeringan dengan

oven konveksi harus menggunakan temperatur yang lebih rendah,

yaitu berkisar antara 30-50 oC dengan lama pengeringan 3,5-6,5

jam.[108,105]

Mikroenkapsulasi pigmen klorofil daun pandan dapat

dilakukan untuk mendapatkan pewarna hijau dalam bentuk kering

dan mengandung pigmen yang lebih banyak dibandingkan dengan

tepung daun pandan. Mikroenkapsulasi dibuat dengan

menggunakan pengering spray dryer. Ekstrak klorofil dibuat

dengan metode Senklang dan Anprung (2010) dengan

menggunakan enzim pektinase.

Pada metode Senklang dan Anprung (2010), klorofil

direaksikan dengan logam sehingga membentuk komplek logam-

klorofil untuk meningkatkan kestabilannya. Pandan yang telah

dicuci dan dipotong kecil dihancurkan dan dicampur air dengan

perbandingan pandan:air sebesar 1:4. Campuran ini kemudian

direaksikan dengan 300 ppm ZnCl3 pada pH 5 dan temperatur 110 oC selama 15 menit. Komplek Zn-klorofil diekstrak secara enzimatis

dengan 2,5% (v/w) enzim pektinase.[109]

©S

EA

FAS

T C

ente

r 201

2


69

Metode pembuatan mikroenkapsulasi komplek Zn-klorofil

dilaporkan oleh Porrarud dan Pranee (2010). Pada penelitian

tersebut digunakan tiga macam zat penyalut, yaitu gum arab,

maltodekstrin, dan pati modifikasi octenyl succinic anhydride

(OSA). Sebagai emulsi digunakan Tween 80. Campuran dikeringkan

dengan spray dryer pada temperatur inlet 150±5 οC dan

temperatur outlet 90±5 οC. Dari hasil pengamatan, diketahui

bahwa penggunaan pati modifikasi OSA menghasilkan bubuk yang

lebih bulat dan halus jika dibandingkan dengan bubuk dari gum

arab dan maltodekstrin. Penggunaan pati modifikasi OSA juga

menghasilkan bubuk Zn-klorofil dengan intensitas warna hijau dan

total klorofil paling tinggi serta waktu paruh paling lama, secara

berturut-turut yaitu -14,64, 187,34 mg/100g formula, dan 462

hari.[110]

©S

EA

FAS

T C

ente

r 201

2

Documents

Hijau Klorofil - · PDF filePenggunaan garam alkali seperti magnesium karbonat dan kalsium ... Ekstraksi yang melibatkan enzim klorofilase membutuhkan waktu inkubasi agar enzim