PEMBUATAN ZAT WARNA ALAMI DARI BIJI KESUMBA DALAM BENTUK KONSENTRAT TINGGI UNTUK PEWARNA MAKANAN
Paryanto 1,* , Hermiyanto 1 , Simon Dicky Surya Sanjaya 1 ,
1 Jurusan Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sebelas Maret Surakarta Jl.Ir.Sutami No.36 A Surakarta, 57126, Telp./Fax.0271 632112 *Email: paryanto_ftuns@yahoo.com

## Abstract
The use of synthetic dyes for food in Indonesia reached 88%, this figure is quite alarming considering the health effects of synthetic dyes. So that needs to be made of natural dyes to replace the synthetic dyes. Like the natural pigments bixin of the annatto seed can give a yellow color to red. This study was conducted to determine how to produce natural pigments bixin from annatto seed using extraction process and how the optimum  conditions  and  their  application  in  food.Factors  affecting  the  extraction  process  among  other types  of  solvents,  the  size  of  the  material  to  be  extracted,  temperature  and  extraction  time,  the  ratio  of material to solvent and stirring speed. Bixin will be degraded when heated and will turn into norbixin when there is excess salt sodium (Na) or potassium (K). Bixin extraction from the seeds annatto using a solvent acetone  (CH 3 COCH 3 )  and  sodium  hydroxide  (NaOH)  with  variations  in  concentration,  extraction temperature,  stirring  speed  and  the  ratio  of  material  to  solvent.  For  bixin  analysis  using  UV-Vis spectrophotometer, bixin will produce a maximum absorbance at a wavelength of 470 nm and using FTIR spectrophotometer to determine the group of bixin.The water content in the seeds kesumba is 37% and has a total of 10% bixin content. The optimum conditions of the extraction process of seed kesumba bixin is the type  of  solventNaOH  with  a  concentration  of  0.25  N,  extraction  temperature  of  60 o C,  400  rpm  stirring speed and weight of material to solvent ratio 1:20 by weight 2192 mg extract.
Keywords: Extraction, bixin, annatto, bixa orellana, sodium hydroxide

## PENDAHULUAN
Indonesia  merupakan  Negara  yang mempunyai  kekayaan  sumber  daya  alam yang potensial, akan tetapi kurangnya upaya dalam  pemanfaatan  kekayaan  alam  tersebut mengakibatkan banyak tanaman yang sebenarnya memiliki potensi menjadi terabaikan.  Misalnya  tanaman  kesumba ( Bixa  orellana )  yang  berpotensi  sebagai sumber  zat  warna  alami.  Biji  dari  buah tanaman  ini  dapat  digunakan  sebagai pewarna  alami  yang  dapat  menggantikan pewarna sintetis.
Maraknya penggunaan pewarna sintetis  yang  mencapai  88%  pada  makanan sudah  sangat  meresahkan  karena  memiliki dampak yang  buruk  bagi  kesehatan.
Disamping  harga  yang  lebih  murah,  jenis warna  yang  lebih  banyak  dan  kemampuan pewarnaan  yang  lebih  baik,  kurangnya kesadaran  produsen  makanan  akan  bahaya dari  pewarna  sintetis  pada  makanan  yang
mereka produksi  menjadi salah satu penyebab penggunaan pewarna sintetis. Selain  itu,  penggunaan  pewarna sintetis yang mudah dan praktis dibandingkan  dengan  penggunaan  pewarna alami  juga  menguatkan  alasan  penggunaan pewarna  sintetis.  Pewarna  sintetis  biasanya dikemas  dalam  bentuk  cair  atau  padatan (bubuk)  yang  akan  mempermudah  cara pemakaian.  Dengan  melarutkan  pewarna sintetis  ke  dalam  makanan,  seketika  warna tersebut akan menyatu dengan makanan.
Untuk itu, perlu dibuat pewarna alami yang mudah dan praktis dalam penggunaannya  sehingga  dapat  bersaing dengan pewarna sintetis.Penelitian ini dilakukan untuk mengetahui bagaimana cara pembuatan  zat  warna  alami  bixin  dari  biji kesumba menggunakan proses ekstraksi dan bagaimana kondisi optimumnya serta aplikasinya dalam makanan.
Ekstraksi    merupakan    suatu    metode untuk    mengeluarkan  komponen  tertentu
dari  zat  padat  atau  zar  cair  dengan  pelarut (solvent). Ekstraksi  zat  padat (leaching) merupakan  suatu  proses  pemisahan  atau pengambilan  fraksi  padat  yang  diinginkan dari fraksi padat lain dalam suatu campuran padat-padat  dengan  menggunakan solvent zat cair (Mc Cabe dkk, 1993)
Biji  kesumba  selain  mengandung bixin  sebagai  komponen  utama,  juga mengandung  norbixin.  Hasil  penelitian membuktikan, bixin dan norbixin berpotensi  sebagai  antioksidan,  memiliki potensi aktivitas antimutagenik dan antigenotoksik,  sehingga  berpotensi  sebagai antikanker.Hasil  analisis  toksikologi  WHO menunjukkan, pewarna ini aman dikonsumsi dan tidak berakibat toksik bagi tubuh
Bixin  larut  dalam  pelarut  organik seperti  chloroform,  aseton,  etil  asetat  dan natrium  hidroxida  yang  dapat  memberikan warna dari kuning hingga merah. Bixin akan mengalami  degradasi  saat  dipanaskan  dan akan berubah menjadi norbixin saat terdapat garam  sodium  (Na)  atau  potassium  (K) berlebih (Smith, 2006).

## Gambar 1. Struktur Senyawa Bixin dan Norbixin (Smith, 2014)
Faktor  yang  mempengaruhi  proses ekstraksi antara lain
jenis
pelarut(Guenter,1987)  ukuran  bahan  yang akan  diekstrak(Bernasconidkk.,  1995),  suhu
dan waktu proses ekstraksi(Yuniwati, 2012), rasio bahan dengan pelarut(Eskin, 1990).dan kecepatan pengadukan (Indah 2010).
Ekstraksi  bixin  dari  biji  kesumba menggunakan  pelarut  aseton  (CH 3 COCH 3 ) dan  Natrium  Hidroksida  (NaOH)  dengan variasi konsentrasi, suhu ekstraksi, kecepatan pengadukan dan rasio berat bahan dengan  volume  pelarut.  Untuk analisa bixin menggunakan  spektrofotometer  UV-Vis,
menurut Giridhar (2014)  bixin  akan menghasilkan  absorbansi  maksimal  pada panjang gelombang 470 nm dan menggunakan  spektrofotometer  FTIR  untuk mengetahui  gugus  dari  bixin  (Day  dkk., 1992). Menurut  GMP  (Good  Manufacturing Process) yang mengatur keamanan kandungan makanan, kadar Natrium
Hidroksida sekitar 2 mg/kg bahan makanan.

## METODE PENELITIAN
Pada proses ekstraksi bixin menggunakan biji kesumba sebesar 20 gram dan berlangsung  selama 60 menit. Setiap 10 menit  diambil  sampel  sebanyak  1  mL (dengan  total pengambilan 6 kali  selama 60 menit)  untuk  diukur  absorbansinya  agar diketahui jumlah ekstrak yang terdapat pada proses ekstraksi. Prercobaan  ini  memiliki  beberapa variabel. Untuk variabel jenis dan konsentrasi  pelarut,  menggunakan  pelarut aseton dan natrium hidroksida pada
konsentrasi 0,05 N , 0,25 N dan 0,5 N. Pada variabel  suhu  ekstraksi,  proses  ekstraksi dijaga  pada  suhu  50 o C,  60 o C  dan  70 o C. Untuk kecepatan pengadukan pada 200 rpm, 300  rpm  dan  400  rpm.  Sedangkan  pada variabel  rasio  berat  bahan  dengan  pelarut dipilih 1:10, 1:15 dan 1:20.
Gambar 2. Rangkaian Alat Ekstraksi
Setelah diperoleh hasil ekstrak, kemudian mengukur absorbansi dari masing-masing ekstrak pada panjang gelombang 470 nm. Untuk dapat mengetahui  berapa  berat  ekstrak  yang dihasilkan, diperlukan kurva kalibrasi antara konsentrasi  dan  absorbansi  dari  larutan standar.
Larutan  standar  yang  digunakan adalah  pewarna  sintetis  untuk  makanan
“ yellow P3R ” yang dapatmemberikanwarnadarikuningsampaime rahsepertibixin.Larutanstandar  yang  telah ditentukan dibuat dalam beberapa konsentrasi  dari  0,005  mg/mL  sampai  0,03 mg/mL  kemudian  diketahui  absorbansinya menggunakan spektrofotometer UV-Vis.
Selain proses ekstraksi, juga dilakukan percobaan untuk analisa kadar air dan kadar bixin total pada biji kesumba serta analisa  senyawa  bixin  untuk  mengetahui apakah  ekstrak  yang  dihasilkan  adalah senyawa bixin.

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Kadar  air  yang  terkandung  didalam biji  kesumba  sebesar 37%  dan  kadar  biksin total  yang  terdapat  pada  biji  kesumba sebesar 10%.
Hubungan absorbansi(A) dengan konsentrasi  zat  warna  standar  (C)  dapat
dilihat  pada  gambar  4  dan  persamaan garisnya dinyatakan dengan :
C    = (1)
Gambar 3. Hubungan absorbansi (A) dengan konsentrasi zat warna standar (C)
Pengaruh  berbagai  macam  variabel terhadap hasil ekstrak zat warna bixin dapat dilihat pada grafik dibawah ini

## Gambar 4. Hubungan Ekstrak dengan Konsentrasi NaOH

## Gambar 5. Hubungan Ekstrak dengan Konsentrasi Aseton
Untuk  variabel  jenis  dan  konsentrasi pelarut,  kondisi  operasi  proses  ekstraksi adalah  dengan  suhu  60 o C,  kecepatan pengadukan  200  rpm  dan  rasio  berat bahan:pelarut 1:10.

## Keterangan:
1. Motor pengaduk     6. Pemanas mantel
2. Statif 7. Air pendingin keluar
3. Pengadukmerkuri   8. Pendingin bola
4. Termometer            9. Klem
5. Labu lehertiga       10. Air pendingin masuk
Pada  jenis  pelarut  Aseton,  jumlah ekstrak semakin besar dengan bertambahnya konsentrasi  meskipun  jauh  dibawah  ekstrak dari  pelarut  NaOH.  Pada  pelarut  NaOH, hasil  ekstrak  maksimal  ditunjukkan  oleh konsentrasi  0,25  N  sebesar  1150  mg  dan mengalami  penurunan  pada  konsentrasi  0,5 N.  Hal  ini  disebabkan  karena  konsentrasi NaOH  yang  tinggi  mengakibatkan  bixin mengalami  perubahan  senyawa  menjadi norbixin.

## Gambar 6. Hubungan Ekstrak dengan Suhu
Untuk  variabel  suhu,  kondisi  operasi proses  ekstraksi  adalah  dengan  pelarut NaOH  0,25  N,  kecepatan  pengadukan  200 rpm dan rasio berat bahan:pelarut 1:10.
Dari  gambar  6,  terlihat  hasil  ekstrak akan maksimal pada suhu 60 o C sebesar 1150 mg.  Pada  saaat  suhu  operasi  ekstraksi  70 o C mengalami penurunan jumlah ekstrak dibandingkan  pada  suhu  60 o C.  Pemanasan yang  lama  pada  suhu  yang  tinggi  akan menghasilkan  ekstrak  bixin  yang  lebih sedikitkarena  terjadi  degradasi  senyawa bixin.

## Gambar 7. Hubungan Ekstrak dengan
Kecepatan Pengadukan Untuk variabel kecepatan pengadukan, kondisi operasi proses ekstraksi  adalah  dengan  pelarut  NaOH 0,25 N,  suhu  60 o C  dan  rasio  berat  bahan:pelarut 1:10.
Pengaruh  kecepatan  putarpengadukan pada  proses  ekstraksi  menunjukan  bahwa semakin  tinggi  kecepatan  putar  maka semakin  banyak  hasil  yang  diperoleh.  Hal ini dikarenakan semakintinggi kecepatanputarpengadukan, makanilaiturbulensipadasistemakansemakin besardankontakantarapelarutdenganzatterlar utsemakin sering. Darigambar  7,  hasil  ekstrakmaksimal pada  kecepatan  putar  400  rpmsebesar  1272 mg. Pengadukanmembantudalam  proses distribusizatwarnasecarahomogendariekstrak dalampelarut.
Sehinggadengankecepatanpengadukan  yang semakinbesarmakaakanmempercepat  proses ekstraksi.

## Gambar 8. Hubungan Ekstrak dengan Rasio Bahan dengan Pelarut
Untuk variabel rasio berat bahan:pelarut, kondisi operasi proses ekstraksi  adalah  dengan  pelarut  NaOH 0,25 N,  suhu  60 o C,  dan  kecepatan  pengadukan 400 rpm. Pada gambar 8, hasil ekstrak maksimal pada rasio 1:20 sebesar 2192 mg. Hal ini dikarenakan semakin banyak pelarut maka  perbedaan  konsentrasi  antara  bahan dengan pelarut semakin besar karena pelarut akan lebih mudah masuk dalam bahan yang mempunyai konsentrasi yang lebih sedikit.
Untuk  analisa  bixin  menggunakan spektrofotometer  UV-Vis  yang  digunakan untuk  mengetahui  absorbansi  bixin  pada berbagai  panjang  gelombang  dapat  dilihat pada gambar 9 dibawah ini.

## Gambar 9. Hubungan Absorbansi Bixin dengan Panjang Gelombang
Hasil  absorbansi  menunjukkan  absorbansi terbesar  pada  panjang  gelombang  470  nm danmengalami penurunan yang sangat besar pada  485  nm.  Hal  ini  menunjukkan  hasil ekstraksi adalah senyawa bixin.

## KESIMPULAN
Zat  warna  alami  bixin  dari  biji  buah kesumba  didapat  dalam  bentuk  konsentrat tinggi  melalui  proses  ekstraksi  dengan konsentrasi 0,5479 mg/mL.
Kondisi  optimum  ekstraksi  zat  warna biji  buah  kesumba  adalah  dengan  pelarut NaOH  0,25  N  pada  suhu  60 o C  , kecepatanpengadukan  400  rpm  dan  rasio berat  bahan  dengan  pelarut  1:20  dengan berat ekstrak 2192 mg.

## DAFTAR PUSTAKA
Bernasconi,G.,  Gerster,  H.,  Hauser,  H., Stauble,  H.,  dan  Schneiter,  E.,  1995.
Teknologi Kimia Bagian 2. PT.Pradnya Paramita: Jakarta
Day,  R.A.  dan  Underwood,  A.L.  1992. “Analisa  Kimia  Kuantitatif”.  Edisi keenam. Erlangga, Jakarta
Eskin,  N.  A.  M.  1990.  “Biochemistry  of Foods”. Edisi kedua. Academic Press: San Diego
Giridhar.  2014.  “Journal  of  Scientific Research  &  Reports”  3(2):  327-348,
2014; Article no. JSRR.2014.006
Guenter,  E.  1987 .  “ Minyak  Atsiri” . Jilid  1 . UI Press: Jakarta
Indah,  U.  R.  2010.  Optimasi  Ekstraksi  Zat Warna  pada  Kayu  Instia  Bijuga dengan  Metode  Pelarutan.  Jurnal Penelitian  Fakultas  MIPA  Jurusan Kimia ITS, Surabaya
Mc. Cabe, W. L., Smith, J. C. and Hariott, P. 1993.  “Unit  Operation  of  Chemical Engineering”.  MC  Graw  Hill  Book Co: Singapore

## Smith J. Ph.D.2006.“Annato Extract” CTA
Yuniwati,  M.  2012.  “Produksi  Minyak  Biji Kapuk dalam Usaha Pemanfaatan Biji
Kapuk sebagai Sumber Minyak Nabati”. Jurnal Teknologi Technoscientia, Vol. 4 No. 2 Februari 2012, ISSN: 1979-8