Teknologi Pengeringan Spray Drying dalam Enkapsulasi Komponen Bioaktif Bahan Pangan

oleh -366 Dilihat

Oleh: Athala Kevin B.G. Maturbongs (Mahasiswa PS Ilmu Pangan, Pascasarjana IPB)

Seiring dengan perkembangan pola hidup sehat, preferensi konsumen mengalami peningkatan pada pangan yang memiliki sifat fungsional atau yang lebih dikenal dengan istilah pangan fungsional. Pangan fungsional mengandung senyawa aktif yang memiliki manfaat kesehatan bagi manusia, senyawa aktif tersebut disebut dengan istilah “komponen bioaktif”. Komponen bioaktif merupakan suatu senyawa kimia dengan konsentrasi tertentu yang secara alami terdapat pada suatu bahan pangan yang memiliki aktivitas bioaktif terhadap tubuh manusia.

Saat ini, keberadaan komponen bioaktif pada bahan pangan telah menjadi perhatian baik dari konsumen maupun peneliti. Hal ini dikarenakan manfaat dari aktivitas biologis dan fungsional komponen bioaktif sebagai antioksidan, antiinflamasi, antidiabetes, antikanker, dan lain sebagainya. Bahkan komponen bioaktif dapat menjaga tubuh manusia dari radikal bebas dan spesi oksigen reaktif (Reactive oxygen species/ROS) yang dapat merusak sel tubuh manusia. Peningkatan preferensi konsumen terhadap pangan yang memiliki komponen bioaktif dan nutrasetikal seperti senyawa fenolik, karotenoid, asam lemak esensial, vitamin dan mineral, menyebabkan pemasaran pangan fungsional semakin berkembang. Namun, komponen bioaktif ini mudah terdegradasi pada saat pemrosesan dan juga saat penyimpanan dikarenakan komponen bioaktif sangat sensitif terhadap kondisi lingkungannya, seperti suhu, pH, oksigen, cahaya dan air. Oleh karena itu, diperlukan teknik pengolahan untuk mencegah komponen bioaktif tersebut terdegradasi dan menjaga ketersediaan hayatinya pada produk pangan.

Salah satu metode yang dapat digunakan untuk menjaga stabilitas atau ketersediaan komponen bioaktif bahan pangan adalah proses enkapsulasi. Enkapsulasi merupakan proses mekanis atau fisikokimia yang terdiri dari pemerangkapan bahan aktif (komponen bioaktif) (core) dengan menggunakan agen pembawa (carrier agent/shell) seperti yang dapat dilihat pada
Gambar 1.

Gambar 1. Struktur bahan hasil enkapsulasi (Kłosowska et al. 2023)

Di industri pangan, enkapsulasi dapat dilakukan dengan beberapa teknologi diantaranya adalah menggunakan teknologi pengeringan. Teknologi pengeringan yang paling umum digunakan dalam enkapsulasi adalah metode spray drying dikarenakan spray drying merupakan metode yang sederhana, cepat dan dapat digunakan untuk mengawetkan komponen bioaktif dalam skala yang besar.

Spray drying merupakan proses transformasi bahan pangan dalam bentuk emulsi, dispersi atau larutan menjadi bentuk bubuk melalui penyemprotan bahan pangan ke dalam gas pengering yang panas. Meskipun termasuk ke dalam proses pengeringan, spray drying dapat digunakan dalam proses enkapsulasi untuk melindungi bahan aktif atau komponen bioaktif dan komponen yang sensitif terhadap panas.

Mekanisme pemisahan spray drying didasarkan pada gaya sentrifugal yang diberikan aliran gas terhadap partikel oleh aliran gas, yang menyebabkan partikel yang dibentuk tersaring dan dikumpulkan dalam silinder bagian bawah (cyclone) dari drying chamber, sementara gas akan dikeluarkan diluar silinder. Ukuran bubuk kering yang dihasilkan melalui proses spray drying bergantung pada ukuran droplet yang digunakan, dimana semakin besar ukuran droplet maka semakin besar ukuran mikrokapsul yang dibentuk begitupun sebaliknya. Ukuran partikel dari bubuk kering dibagi menjadi ukuran kecil (1-5 µm), sedang (5-25 µm) dan besar (10-60 µm). Proses enkapsulasi komponen bioaktif dapat dilihat pada Gambar 2.

Gambar 2. Skema proses pengeringan melalui proses spray drying (Piñón-Balderrama et al. 2020).

Proses enkapsulasi melalui pengeringan dengan metode spray drying diawali dengan membentuk bahan menjadi emulsi, suspensi atau larutan. Emulsi, suspensi atau larutan yang telah dibentuk kemudian dimasukkan ke dalam pompa dan akan dikabutkan di drying chamber. Sampel yang telah dikabutkan akan berinteraksi dengan gas di dalam chamber yang menyebabkan terjadinya pengembangan partikel melalui proses nukleasi yang disusul aglomerasi dan koalesensi dari partikel kecil. Selama proses pengembangan, partikel akan bergerak ke berbagai arah yang menyebabkan gaya gesekan yang mempengaruhi morfologi sampel menjadi bulat dan memiliki permukaan halus secara teratur dalam bubuk kering. Produk kering akan terpisah dari aliran gas dan akan dikumpulkan di bagian bawah drying chamber (cyclone).

Selain dapat menjaga stabilitas dan daya simpan  komponen bioaktif, enkapsulasi juga dapat mempengaruhi karakteristik bahan pangan dari segi warna, rasa dan aroma. Sebagai contoh, penelitian yang dilakukan oleh Wyspiańska et al. (2019) mengenai fortifikasi minuman isotonik dengan menggunakan ekstrak isoflavon dari kedelai yang dienkapsulasi melalui proses spray drying dengan bahan penyalut maltodekstrin dan inulin. Hasil penelitiannya menunjukkan bahwa minuman isotonik yang ditambahkan ekstrak isoflavon yang dienkapsulasi dengan bahan penyalut maltodekstrin dan inulin memiliki skor nilai kesukaan dari panelis yang lebih tinggi dibandingkan minuman isotonik dengan ekstrak isoflavon murni. Hal ini dikarenakan proses enkapsulasi dapat mengatasi (mengurangi) rasa pahit dari ekstrak isoflavon, sehingga dapat minuman tersebut menjadi lebih dapat diterima oleh panelis. Selain meningkatkan daya terima minuman dengan ekstrak isoflavon yang dienkapsulasi menggunakan inulin juga dapat meningkatkan daya simpan dari minuman tersebut dimana kadar isoflavonnya tidak terdegradasi pada masa penyimpanan selama 12 minggu pada suhu 30°C.

DAFTAR PUSTAKA

– Banwo K, Olojede AO, Adesulu-Dahunsi AT, Verma DK, Thakur M, Tripathy S, Singh S, Patel AR, Gupta AK, Aguilar CN, Utama GL. 2021. Functional importance of bioactive compounds of foods with potential health benefits: A review on recent trends. Food Bioscience. 43: 1-23.
– Jafari SM, Arpagaus C, Cerqueira MA, Samborska K. 2021. Nano spray drying of food ingredients; materials, processing and applications. Trends in Food Science and Technology. 109: 632-646.
– Klosowska A, Wawrzynczak A, Feliczak-Guzik A. 2023. Microencapsulation as a route for obtaining encapsulated flavors and fragrances. Cosmetics. 10 (26): 1-18.
– Kuhn KR, e Silva FGV, Netto FV, da Cunha RL. 2019. Production of whey protein isolate-gellan microbeads for encapsulation and release of flaxseed bioactive compounds. Journal of Food Engineering. 247: 104-114.
– Piñón-Balderrama CI, Leyva-Porras C, Terán-Figueroa Y, Espinosa-Solís V, Álvarez-Salas C, Saavedra-Leos MZ. 2020. Encapsulation of active ingredients in food industry by spray-drying and nano spray-drying technologies. Processes. 8(889): 1-27.
– Wyspiańska D, Kucharska AZ, Sokół-Łętowska A, Kolniak-Ostek J. 2019. Effect of microencapsulation on concentration of isoflavones during simulated in vitro digestion of isotonic drink. Food Sci Nutr. 7(2): 805-816.