Submitted : 08 November 2018 Revised : 30 November 2018 Accepted : 01 Desember 2018

## KINETIKA EKSTRAKSI ZAT WARNA ANTOSIANIN DARI BUNGA ROSELLA
Alvian Pratama 1 , Yansen Hartanto 1* , Maria Inggrid 1 1 Program Studi Teknik Kimia, Fakultas Teknologi Industri, Universitas Katolik Parahyangan Jalan Ciumbuleuit No. 94 Bandung 40141
* Email: yansen_hartanto@unpar.ac.id

## Abstrak
Penggunaan zat pewarna buatan pada makanan secara berlebihan dapat berdampak buruk terhadap kesehatan manusia. Pewarna alami merupakan alternatif yang dapat digunakan sebagai pengganti pewarna buatan. Salah satu zat warna alami yang bisa digunakan yaitu antosianin yang berwarna merah keunguan dan banyak terdapat pada  tanaman  di  Indonesia,  salah  satunya  yaitu  rosella.  Penelitian  ini  bertujuan  untuk  mengetahui  pengaruh temperatur terhadap kinetika ekstraksi antosianin menggunakan pelarut larutan etanol dalam air. Penelitian ini juga  mengkaji  beberapa  model  kinetika  ekstraksi  untuk  mengetahui  model  mana  yang  paling  cocok  terhadap kinetika  ekstraksi  antosianin.  Rasio  massa  antara  umpan  dan  pelarut  sebesar  1:    50  dengan  kecepatan pengadukan  konstan  sebesar  200  rpm.  Temperatur  yang  digunakan  yaitu  30 o C,  45 o C,  dan  60 o C  untuk menghindari  kerusakan  antosianin,  dan  diperoleh  konstanta  laju  ekstraksi  sebesar  0,017;  0,020;  dan  0,032 menit -1 .  Kinetika  ekstraksi  antosianin  menggunakan  larutan  etanol  mengikuti  perilaku  model  kinetika  linear seperti yang diusulkan oleh Spiro dan Jago.
Kata Kunci : antosianin, ekstraksi, kinetika, model.

## Abstract
Excessive use of artificial coloring agents in food can adversely affect human health. Natural dyes are an alternative that can be used as a substitute for artificial dyes. One of the natural dyes that can be used is anthocyanin which is purplish red and is widely found in plants in Indonesia, such as rosella. This study aims to determine the effect of temperature  on  the  anthocyanin  extraction  kinetics using ethanol  solution  in  water  as  a  solvent.  This  study  also examines several extraction kinetics models to determine which model is most suitable for anthocyanin extraction kinetics.  The  mass  ratio  between  feed  and  solvent  is  1:  50  with  a  constant  agitation  speed  of  200  rpm.  The temperature  used  is  30 o C,  45 o C,  and  60 o C  to  avoid  anthocyanin  degradation,  and  extraction  rate  constants  are obtained at 0.017, 0.020, and  0.032 minute -1 . The anthocyanin extraction kinetics using ethanol solution followed the behavior of linear kinetics models as proposed by Spiro and Jago.
Keywords : anthocyanin, extraction, kinetics, model.

## JURNAL INTEGRASI PROSES
Website: http://jurnal.untirta.ac.id/index.php/jip

## 1. PENDAHULUAN
Rosella  ( Hibiscus  Sabdariffa  L. )  merupakan merupakan tanaman yang banyak dijumpai di daerah tropis. Tanaman ini juga sudah banyak di manfaatkan seperti  bahan  pewarna  makanan,  obat-obatan  dan farmasi. (Da-Costa-Rocha dkk., 2014)
Pada  bunga  rosella  terkandung  zat  seperti gossypetin ,  antosianin,  dan  glukosida  yang  berguna bagi  kesehatan  manusia  (Ronald  &  Moeksin,  2009). Antosianin  yang  terkandung  dalam  bunga  rosella dapat  digunakan  sebagai  pewarna  alami  dan menggantikan  pewarna  sintetik  pada  makanan. Beberapa dampak dari penggunaan zat warna sintetik seperti ruam merah atau gatal pada kulit, peningkatan risiko  terkena  tumor  dan  kanker,  sesak  nafas,  hingga gangguan  jantung.  Ambang  batas  konsumsi  zat pewarna  sintetik  tidak  boleh  lebih  dari  4  mg/hari. Antosianin juga termasuk golongan senyawa flavonoid yang  merupakan  kelompok  terbesar  pigmen  alami pada  tumbuhan  yang  dapat  larut  dalam  air  dan memberikan  warna  pada  bunga,  sayuran,  dan  buah (Suzery, dkk., 2010).
Antosianin  dapat  diambi  dari  rosella  melalui proses  ekstraksi  menggunakan  pelarut  tertentu seperti larutan etanol. Beberapa hal bisa mempengaruhi  proses  ekstraksi  seperti  jenis  pelarut, temperatur,  serta  jumlah  pelarut  yang  digunakan. Penelitian oleh Chumsri (2007) mempelajari pengaruh temperatur, dan jumlah pelarut menggunakan pelarut air. Penelitian Sant’Anna (2012) menggunakan larutan etanol  sebagai  pelarut  pada  ekstraksi  anggur  merah. Dari penelitian ini diperoleh hasil yang  cukup baik di mana  difusivitas  antosianin  ke  pelarut  cukup  tinggi untuk  rentang  temperatur  yang  rendah  (di  bawah 60 o C).  Penelitian  ini  berfokus  pada  ekstraksi antosianin  menggunakan  pelarut  etanol  dan  variasi suhu  yang  digunakan  yaitu  suhu  rendah  (di  bawah 60 o C) untuk menghindari degradasi antosianin. Data  kinetika  ekstraksi  merupakan  data  yang sangat  penting.  Dari  data  tersebut  akan  diketahui seberapa cepat proses ekstraksi untuk setiap variabel percobaan.  Data  kinetika  pada  ekstraksi  antosianin yang  masih  cukup  terbatas  sehingga  fokus  utama penelitian  ini  adalah  mempelajari  laju  kinetika ekstraksi antosianin pada berbagai variasi percobaan. Kemudian  dari  setiap  data  kinetika  ekstraksi  akan divalidasi  menggunakan  model  kinetika  yang  sudah banyak digunakan pada kasus ekstraksi yang lain agar dapat  ditentukan  model  kinetika  yang  cocok  untuk kinetika ekstraksi antosianin pada bunga rosella.

## 2. METODOLOGI PENELITIAN
Penelitian  ini  terdiri  dari  3  tahap,  yaitu pengolahan awal bahan baku, studi kinetika ekstraksi, dan evaluasi model kinetika ekstraksi.
2.1 Pengolahan Awal Bahan Baku ( Pretreatment )
Pretreatment dilakukan  untuk mempersiapkan bunga rosella sebelum proses ekstraksi dilakukan. Hal ini bertujuan  agar  kondisi  pada  setiap  rosella  yang  akan digunakan  untuk  ektraksi  sama  dan  mencegah  rosella rusak bila disimpan dalam waktu yang lama.
Proses pretreatment meliputi  seleksi  awal  terhadap bunga  yang  busuk  atau  rusak,  pencucian  bunga  rosella, pengeringan  hingga  kadar  air  di  bawah  10%  dan pengecilan  ukuran  agar  diperoleh  ukuran  yang  seragam. Pada  tahap pretreatment ini  juga  ditentukan  panjang gelombang maksimum untuk analisis kuantitatif menggunakan spektrofotometer.

## 2.2 Studi Kinetika Ekstraksi
Setelah  bahan  baku  disiapkan,  penelitian dilanjutkan  ke  dalam  penelitian  utama,  yaitu penentuan kinetika ekstraksi.
Bunga rosella  yang  telah  disiapkan  dimasukkan ke  dalam  labu  ektraksi  kemudian  ditambahkan dengan  larutan  etanol  50%  kemudian  diaduk  pada suhu  tertentu.  Setiap  30  menit  diambil  sebanyak  2,5 ml  dan  ditambahkan  buffer  pH  4,5  dan  pH  1 kemudian  didiamkan  selama  15  menit  dan  diukur absorbansinya menggunakan spektrofotometer.
Prosedur  penelitian  utama  digambarkan  dalam gambar berikut ini.
Rosella hasil pretreatment
Dimasukkan dalam labu ekstraksi
Ditambahkan larutan etanol 50%
Diaduk pada kecepatan konstan pada suhu tertentu
Setiap 30 menit diambil sebanyak 2,5 ml dan ditambahkan buffer pH 4,5 dan pH 1 Diukur absorbansinya menggunakan spektrofotometer Didiamkan selama 15 menit
Gambar 1. Prosedur Percobaan pada Penelitian Utama
2.3 Evaluasi Model Kinetika Ekstraksi Evaluasi model dilakukan dengan membandingkan  data  kinetika  ekstraksi  yang diperoleh  pada  penelitian  utama  untuk  setiap  model kinetika ekstraksi yang akan digunakan. Dari evaluasi ini  akan  terlihat  model  kinetika  ekstraksi  mana  yang paling  mewakili  ekstraksi  antosianin  dari  rosella. Model  kinetika  yang  dikaji  pada  penelitian  ini  yaitu Sant'Anna (2012):
1. Model Othmer dan Jaatinen (1959)

## 2. Model Spiro dan Jago (1982)
Dengan: k : konstanta laju ekstransi C 0 merupakan konsentrasi awal merupakan konsentrasi kesetimbangan
3. HASIL DAN PEMBAHASAN
3.1. Persiapan Bahan Baku ( Pretreatment )
Setelah  bunga  rosella  dikeringkan,  sebagian digunakan  untuk  menentukan  panjang  gelombang maksimum. Panjang gelombang divariasikan dari 500 nm  hingga  550  nm.  Hasil  penentuan  panjang gelombang  maksimum  disajikan  dalam  grafik  berikut ini.
Gambar 2. Penentuan Panjang Gelombang Maksimum
Dari  kurva  di  atas  dapat  terlihat  bahwa  panjang gelombang maksimum sebesar 520 nm.
Ekstraksi harus dilakukan dalam kondisi pH asam dengan  tujuan  untuk  memperlambat  terjadinya degradasi  antosianin.  Senyawa  antosianin  memiliki struktur  yang  berbeda  pada  setiap  pH.  Pada  pH  1, pigmen  pada  antosianin  membentuk  struktur flavylium  cation yang  berwarna  jingga  kemerahan, dan  pada  pH  4,5  pigmen  antosianin  membentuk struktur carbinol  pseudo-base yang  tidak  berwarna. Penentuan  konsentrasi  antosianin  menggunakan metode  pH differentiation seperti  yang  digunakan Cisse dkk (2012).

## 3.2 Studi Kinetika Ekstraksi
Temperatur ekstraksi divariasikan mulai dari  30 o C  hingga  60 o C  untuk  menghindari  degradasi  pada temperatur  tinggi.  Jumlah  pelarut  yang  digunakan sebesar  1  :  50  (rasio  massa)  dan  kecepatan pengadukan  konstan  sebesar  200  rpm.  Profil konsentrasi sepanjang waktu disajikan dalam gambar 3.
Gambar 3. Profil Konsentrasi Sepanjang Waktu Dari  gambar  3  dapat  dilihat  bahwa  makin  tinggi temperatur  maka  konsentrasi  dalam  larutan  semakin tinggi pula yang berarti kinetika ekstraksi berlangsung dengan  lebih  cepat.  Untuk  konsentrasi  pada  kondisi kesetimbangan  terlihat  bahwa  perbedaannya  cukup kecil.

## 3.3 Evaluasi Model Kinetika Ekstraksi
Data  kinetika  ekstraksi  sebagai  fungsi  dari temperatur  seperti  disajikan  dalam  gambar  3 digunakan  untuk  menentukan  model  kinetika  mana yang  paling  baik  dalam  menggambarkan  ekstraksi antosianin  dari  rosella.  Hasil fitting data  untuk  setiap model disajikan dalam tabel 1 di bawah ini.
Tabel 1 Perbandingan Model Kinetika Ekstraksi
T ( o C) R 2 Othmer & Jaatinen Spiro & Jago 30 45 60 0,261 0,2641 0,214 0,93 0,98 0,97
Dari tabel 1 terlihat bahwa model yang diusulkan oleh Spiro dan Jago memiliki tingkat akurasi yang jauh lebih  tinggi  daripada  model  yang  diusulkan  oleh Othmer dan Jaatinen. Hal ini terlihat dari nilai R 2 yang cukup tinggi (mendekati 1). Untuk nilai konstanta laju ekstraksi disajikan dalam tabel 2 berikut ini.
Tabel 2. Konstanta Laju Ekstraksi
Temperatur ( o C) k (menit -1 ) 30 0,017 45 0,02 60 0,032
Dari tabel 2 terlihat bahwa nilai konstanta laju ekstraksi  meningkat  dengan  kenaikan  temperatur. Hal ini juga bisa terlihat dari gambar 3.
Penelitian  dilanjutkan  pada  tahap  validasi. Pada  tahap  ini  digunakan  konstanta  laju  ekstraksi seperti  disajikan  dalam  tabel  2  dan  nilai  konsentrasi model  pada  setiap  waktu  dibandingkan  dengan  data percobaan. Hasil validasi disajikan dalam gambar 4.
(a) (b) (c)
Gambar 4. Perbandingan Cdata dan Cmodel pada (a) 60 o C (b) 45 o C (c) 30 o C.
Dari  gambar  4  di  atas  dapat  terlihat  bahwa model yang diusulkan oleh Spiro dan Jago sudah dapat mempredisiksi  kinetika  ekstraksi  antosianin  dari rosella  dengan  cukup  baik.  Hal  ini  bisa  terlihat  dari perbedaan yang cukup kecil antara perhitungan model dengan data eksperimen.

## 4 KESIMPULAN
Studi  kinetika  dan  evaluasi  model  kinetika  sudah dilakukan  pada  penelitian  ini.  Semakin  tinggi temperatur maka laju kinetika  akan  semakin naik. Hal ini  ditandai  dengan  naiknya  konsentrasi  antosianin pada  larutan.  Nilai  konstanta  laju  ekstraksi  juga semakin tinggi dengan naiknya temperatur.
Dari  hasil  evaluasi  model  kinetika  ekstraksi diketahui  bahwa  ekstraksi  antosianin  pada  larutan etanol  mengikuti  model  kinetika  berorde  satu  seperti model yang diusulkan oleh Spiro dan Jago

## 5 DAFTAR PUSTAKA
Da-Costa-Rocha, I. Bonnlaender B, Sievers H, Pischel I,  Heinrich  M.,  2014,  Hibiscus  sabdariffa  L.  –  a phytochemical  and  pharmacological  review, Food Chemistry, Volume 165, pp. 424-443.
Ronald,  S.  &  Moeksin,  R.,  2009.  Pengaruh  Kondisi, Perlakuan,  dan  Berat  Sampel  Terhadap Ekstraksi  Antosianin  dari  Kelopak  Bunga Rosella  Dengan  Pelarut  Aquadest  dan  Etanol. Jurnal Teknik Kimia No. 4, Volume 16.
Suzery, M., Lestari, S. & Chayono, B., 2010. Penentuan Total  Antosianin  dari  Kelopak  Bunga  Rosela dengan Metode Maserasi dan Sokshletasi. Jurnal Sains & Matematika, Volume 18, pp. 1-6.
Sant'Anna,  V.,  Marezak,  L.  D.  &  Tessaro,  I.,  2012.
Kinetic  Modeling  of  Anthocyanin  Extraction Extraction  from  Grape  Marc.  Food  and Bioprocess Technology 6(12)
Chumsri, P., Sirichote, A. &  Itharat, A., 2007. Studies on  the  optimum  conditions  for  the  extraction and  concentration  of  roselle.  Songklanarin Journal  of Science  and  Technology,  Volume  30, pp. 133-139.
Cisse, M., Vaillant, F., Kane, A., Ndiaye, O. and Dornier, M, 2012, Impact of the extraction procedure on the  kinetics  of  anthocyanin  and  colour degradation  of  roselle  extracts  during  storage, Journal  of  the  science  of  food  and  agriculture, 92. 1214-1221.