Ekstraksi, Optimasi Dan Mikroenkapsulasi Ekstrak Daun Pandan Wangi (Pandanus Amaryllifolius Roxb) Karakteristik, Sifat Antioksidan Dan Aplikasinya Pada Pangan

Qomarudin, - and Prof. Dr. Ir. Yunianta, DEA and Erni Sofia Murtini, S.TP.,MP.,Ph.D. and Prof. Dr. Yuli Witono, S.TP.,MP (2025) Ekstraksi, Optimasi Dan Mikroenkapsulasi Ekstrak Daun Pandan Wangi (Pandanus Amaryllifolius Roxb) Karakteristik, Sifat Antioksidan Dan Aplikasinya Pada Pangan. Doktor thesis, Universitas Brawijaya.

Abstract

Pandan wangi (Pandanus amaryllifolius Roxb.) merupakan tanaman tropis yang kaya akan senyawa bioaktif seperti klorofil, flavonoid, tanin, dan 2-acetyl-1-pyrroline (2AP), menjadikannya bahan potensial untuk pewarna alami, pengharum, dan antioksidan. Daun pandan memiliki potensi signifikan sebagai bahan pewarna hijau alami melalui kandungan klorofilnya, pewangi dengan aroma khas 2AP, dan antioksidan dari senyawa fenoliknya. Secara tradisional, daun pandan telah digunakan sebagai bahan penyedap alami, pewarna makanan, dan bahkan obat tradisional untuk mengatasi berbagai penyakit. Metode ekstraksi konvensional, yang umumnya melibatkan pemanasan panjang, sering kali merusak senyawa bioaktif seperti fenolik dan 2AP. Sebagai alternatif, Microwave-Assisted Extraction (MAE) menjadi metode inovatif yang menawarkan efisiensi tinggi dengan suhu rendah, waktu proses yang singkat dan kebutuhan pelarut yang lebih sedikit. Mikroenkapsulasi, teknik yang menggunakan bahan pelapis seperti maltodekstrin atau gum xanthan, dapat melindungi senyawa bioaktif dari degradasi, memperpanjang umur simpan, dan mempermudah penggunaannya dalam aplikasi industri. Penerapan Response Surface Methodology (RSM) untuk mengoptimalkan parameter ekstraksi yang telah digunakan secara luas dalam pengembangan proses ekstraksi dan formulasi produk, termasuk pada tanaman herbal seperti pandan. Penelitian tahap I bertujuan mengidentifikasi suhu ekstraksi dan rasio bahan terhadap pelarut yang menghasilkan ekstrak daun pandan dengan karakteristik fisik dan kimia terbaik, Penelitian tahap II bertujuan menentukan parameter optimal, mencakup konsentrasi etanol, suhu, dan durasi ekstraksi, untuk memperoleh ekstrak daun pandan dengan kandungan total fenolik tinggi, kadar 2-asetil-1-pirolin (2AP) optimal, dan nilai IC50 rendah menggunakan metode Microwave-Assisted Extraction (MAE), Penelitian tahap III bertujuan untuk mengevaluasi pengaruh jenis dan proporsi bahan pengisi (enkapsulan) terhadap rendemen dan sifat fisikokimia bubuk ekstrak daun pandan wangi termikroenkapsulasi sekaligus untuk mengetahui pengaruh perbedaan penambahan konsentrasi bubuk ekstrak pandan terhadap hasil organoleptik aroma, warna, rasa dan overall kue lumpang Hasil penelitian tahap I dengan Metode Microwave-Assisted Extraction (MAE) menggunakan variasi suhu dan rasio bahan:pelarut memperoleh hasil optimal pada suhu 65°C dan rasio 1:7, menghasilkan kandungan klorofil tertinggi (67,43 ± 2,52 mg/L), pH stabil (5,94 ± 0,04), dan aroma kuat (8,58 ± 0,67). Kandungan 2-acetyl-1-pyrroline (2AP), senyawa volatil utama yang berkontribusi terhadap aroma pandan, mencapai kadar optimal 7,78 ± 0,62 ppm. Hasil penelitian tahap II : Kondisi ekstraksi yang optimal ditemukan pada konsentrasi etanol 80%, suhu ekstraksi 65°C, dan waktu ekstraksi 25 menit, menghasilkan kandungan fenolat total sebesar 0,34 ± 0,02 mg GAE/g, aktivitas antioksidan (IC50) sebesar 14,27 ± 0,58 ppm, dan kandungan 2 asetil-1-pirrolin (2AP) sebesar 7,78 ± 0,62 ppm. Hasil penelitian tahap III: Mikroenkapsulasi dilakukan menggunakan maltodekstrin, xanthan gum, dan kombinasi keduanya. Maltodekstrin pada konsentrasi 5% menunjukkan hasil terbaik, dengan aktivitas antioksidan tertinggi (IC50 11,60 ppm), morfologi partikel bulat sempurna, ukuran partikel rata-rata 30,69 nm, dan stabilitas warna yang baik. Kombinasi maltodekstrin dan xanthan gum menghasilkan warna dan kecerahan terbaik (nilai L* 78,9, a* -45,55), meskipun menghasilkan partikel dengan ukuran lebih besar (40,28 nm). Sekaligus Uji hedonik pada kue lumpang menunjukkan tingkat kesukaan tertinggi pada sampel dengan konsentrasi bubuk pandan 1% untuk aroma (4,6–5,18), rasa (4,55– 5,65), dan keseluruhan (4,71–5,38), sementara warna paling disukai pada konsentrasi 1,5% (4,7–5,0). Kandungan 2AP memberikan aroma khas pandan, sedangkan klorofil memengaruhi warna hijau alami. Penelitian ini memberikan wawasan penting tentang optimalisasi ekstraksi dan mikroenkapsulasi senyawa bioaktif pandan wangi. Hasil ini relevan untuk pengembangan produk pangan berbasis bahan alami, dengan potensi aplikasi pada skala industri untuk makanan, minuman, dan farmasi. Penelitian lebih lanjut diperlukan untuk mengevaluasi stabilitas produk selama penyimpanan, diversifikasi aplikasi, dan optimasi parameter mikroenkapsulasi. Temuan ini menegaskan pentingnya pendekatan berbasis sains dalam mengoptimalkan manfaat fungsional dan organoleptik bahan alami untuk aplikasi industri.

English Abstract

Pandan wangi (Pandanus amaryllifolius Roxb.) is a tropical plant rich in bioactive compounds such as chlorophyll, flavonoids, tannins, and 2-acetyl-1-pyrroline (2AP), making it a potential ingredient for natural colourants, fragrances, and antioxidants. Pandan leaves have significant potential as a natural green colouring agent through its chlorophyll content, fragrance with the characteristic aroma of 2AP, and antioxidant from its phenolic compounds. Traditionally, pandan leaves have been used as a natural flavouring ingredient, food colouring, and even traditional medicine to treat various ailments. Conventional extraction methods, which generally involve long heating, often damage bioactive compounds such as phenolics and 2AP. As an alternative, Microwave-Assisted Extraction (MAE) is becoming an innovative method that offers high efficiency with low temperature, short process time and less solvent requirement. Microencapsulation, a technique that uses coating materials such as maltodextrin or xanthan gum, can protect bioactive compounds from degradation, extend shelf life, and facilitate their use in industrial applications. The application of Response Surface Methodology (RSM) to optimise extraction parameters has been widely used in the development of extraction processes and product formulations, including in herbal plants such as pandanus. Phase I research aims to identify the extraction temperature and the ratio of ingredients to solvent that produce pandan leaf extracts with the best physical and chemical characteristics, Phase II research focuses on determining the optimal parameters, including ethanol concentration, temperature, and extraction duration, to obtain pandan leaf extracts with high total phenolic content, optimal 2-acetyl-1-pyrolin (2AP) levels, and low IC50 values using the Microwave-Assisted Extraction (MAE) method, Phase III research aims to evaluate the effect of the type and proportion of fillers (encapsulants) on the yield and physicochemical properties of pandan leaf extract powder, and low IC50 values using the Microwave-Assisted Extraction (MAE) method, Phase III of the study aims to evaluate the effect of the type and proportion of fillers (encapsulants) on the yield and physicochemical properties of microencapsulated fragrant pandanus leaf extract powder as well as to determine the effect of different concentrations of pandanus extract powder on the organoleptic results of aroma, colour, taste and overall taste of lumpang cake. The results of phase I research using the Microwave-Assisted Extraction (MAE) Method using variations in temperature and material:solvent ratio obtained optimal results at 65°C and a ratio of 1:7, resulting in the highest chlorophyll content (67.43 ± 2.52 mg/L), stable pH (5.94 ± 0.04), and strong aroma (8.58 ± 0.67). The content of 2-acetyl-1-pyrroline (2AP), the main volatile compound that contributes to the aroma of pandanus, reached an optimal level of 7.78 ± 0.62 ppm. Phase II research results: Optimal extraction conditions were found at 80% ethanol concentration, 65°C extraction temperature, and 25 minutes extraction time, resulting in a total phenolate content of 0.34 ± 0.02 mg GAE/g, antioxidant activity (IC50) of 14.27 ± 0.58 ppm, and 2-acetyl-1-pyrroline (2AP) content of 7.78 ± 0.62 ppm. Phase III research results: Microencapsulation was performed using maltodextrin, xanthan gum, and a combination of both. Maltodextrin at 5% concentration showed the best results, with the highest antioxidant activity (IC50 11.60 ppm), perfectly spherical particle morphology, average particle size of 30.69 nm, and good colour stability. The combination of maltodextrin and xanthan gum produced the best colour and brightness (L* value 78.9, a* -45.55), despite producing particles with a larger size (40.28 nm). At the same time, the hedonic test on the lumpang cake showed the highest level of liking in the sample with 1% pandan powder concentration for aroma (4.6-5.18), taste (4.55-5.65), and overall (4.71- 5.38), while colour was most preferred at 1.5% concentration (4.7-5.0). The 2AP content gives pandan a distinctive aroma, while chlorophyll affects the natural green colour. This study provides important insights into the optimisation of extraction and microencapsulation of bioactive compounds of pandan wangi. These results are relevant for the development of food products based on natural ingredients, with potential applications on an industrial scale for food, beverages and pharmaceuticals. Further research is needed to evaluate product stability during storage, application diversification, and optimisation of microencapsulation parameters. These findings confirm the importance of a science-based approach in optimising the functional and organoleptic benefits of natural ingredients for industrial applications.

Item Type:	Thesis (Doktor)
Identification Number:	062510
Uncontrolled Keywords:	Ekstraksi daun pandan, mikroenkapsulasi, 2-acetyl-1-pyrroline, klorofil, aktivitas antioksidan, hedonik, aplikasi pangan-Pandan leaves extraction, microencapsulation, 2-acetyl-1-pyrroline, chlorophyll, antioxidant activity, hedonic, food application
Divisions:	S2/S3 > Doktor Ilmu Pangan, Fakultas Teknologi Pertanian
Depositing User:	Sugeng Moelyono
Date Deposited:	05 Mar 2025 04:04
Last Modified:	05 Mar 2025 04:04
URI:	http://repository.ub.ac.id/id/eprint/238082

Text (DALAM MASA EMBARGO) Qomarudin.pdf Restricted to Registered users only Download (9MB)

Actions (login required)

View Item