Oleh Abdullah Muzi Marpaung
Food Technology Department, Swiss German University, Indonesia
Pigmen alami telah menjadi fokus utama dalam industri pangan karena kemampuannya untuk memberikan warna yang menarik dan menambah nilai estetika produk, tanpa menggunakan pewarna sintetik.
Di antara pigmen alami yang berpotensi sebagai pewarna pangan adalah antosianin. Antosianin merupakan satu keluarga besar pigmen larut air dengan lebih dari 900 jenis yang tersebar pada buah, bunga, daun, biji, batang, akar dan umbi dari berbagai macam tumbuhan. Akan tetapi, tidak semua jenis antosianin potensial sebagai pewarna pangan. Bahkan, dapat dikatakan bahwa sebagian besar antosianin yang terdapat di alam kurang dapat diandalkan sebagai pewarna pangan. Hal ini dikarenakan struktur kimia antosianin.
Antosianin yang paling sederhana tersusun oleh satu molekul antosianidin dan satu molekul gula. Terdapat enam jenis antosianidin yang umum di alam, yaitu sianidin, delfinidin, peonidin, malvidin, pelargonidin, dan petunidin. Sementara itu, gula yang paling sering berikatan dengan antosianidin untuk membentuk antosianin adalah glukosa. Sianidin 3-glukosida merupakan antosianin yang berlimpah di alam. Di dalam larutan air, antosianin sederhana ini menunjukkan perilaku yang unik yang tidak dimiliki oleh pigmen lain. Pada larutan pH 1, antosianin memiliki struktur kation flavilium yang berwarna merah. Perlahan, sejalan dengan kenaikan pH, struktur kation flavilium berubah menjadi hemiketal yang tak berwarna. Puncak kehilangan warna antosianin umumnya terjadi pada pH 4 – 5. Pada pH yang lebih tinggi, kation flavilium berubah menjadi basa kuinonoidal yang berwarna ungu dan atau basa kuinonoidal anionik yang berwarna biru. Sayangnya, keduanya sangat tidak stabil dan dengan cepat kembali membentuk kation flavilium yang dengan segera pula berubah menjadi hemiketal.
Singkatnya, pada pH ≥ 4 antosianin sederhana, yang merupakan jenis antosianin paling banyak di alam, tidak menunjukkan intensitas warna yang kuat dan stabil. Sementara itu, pH pangan pada umumnya adalah antara 3 hingga 7. Sehingga, secara praktis, antosianin sederhana hanya punya peluang sebagai pewarna pada produk pangan dengan pH 3 serta intensitas warna yang sudah jauh berkurang daripada intensitasnya pada pH 1.
Sebagian kecil antosianin memiliki struktur kimia yang lebih kompleks dengan mengikat tak hanya gula, melainkan juga asam organik aromatik seperti asam p-kumarat, asam kafeat, asam sinapat, asam ferulat, dan asam galat serta asam alifatik seperti asam asetat, asam malat, asam malonat, asam oksalat dan asam suksinat. Asam-asam tersebut berikatan dengan molekul gula membentuk gugus asil. Antosianin dengan lebih dari dua gugus asil disebut dengan antosianin poliasilasi. Antosianin poliasilasi memiliki konfigurasi tiga dimensi yang disebut dengan kopigmentasi intramolekular yang menghambat pembentukan hemiketal yang tak berwarna. Antosianinantosianin semacam ini memiliki intensitas warna yang tinggi pada pH pangan dengan stabilitas yang relatif tinggi pula.
Gambar 1 menunjukkan perbandingan intensitas warna ekstrak bunga lasiandra (Tibouchina semidecandara) dan ekstrak bunga telang (Clitoria ternatea) pada berbagai pH. Sebagai bunga segar, keduanya memiliki intensitas warna yang kurang lebih sama. Akan tetapi, saat ekstrak keduanya diaplikasikan ke dalam larutan, ekstrak bunga lasiandra hampir tak berwarna pada pH 4, sementara ekstrak bunga telang menunjukkan warna biru pekat. Meski pada pH 7 dan 10 intensitas warna ekstrak bunga lasiandra relatif pekat, warna tersebut akan pudar dalam beberapa jam, sedangkan ekstrak bunga telang pada kedua pH tersebut masih dapat mempertahankan warna antara 14 hingga 21 hari.
Bunga lasiandra merupakan salah satu sumber antosianin sederhana yang tidak memiliki kopigmentasi intramolekular sehingga tidak terlindungi dari reaksi hidrasi dengan air yang menghasilkan hemiketal. Sebaliknya, bunga telang merupakan salah satu sumber antosianin yang paling kompleks. Sejauh ini telah berhasil diidentifikasi 15 jenis antosianin, yang disebut dengan ternatin, dalam bunga telang. Salah satunya adalah ternatin A1 yang sejauh ini merupakan antosianin dengan berat molekul paling besar. Satu molekul Ternatin A1 memiliki 7 molekul glukosa, 4 molekul asam p-kumarat, dan 1 molekul asam malonat.
Sejak September 2021 Food and Drug Administration (FDA) Amerika Serikat telah mengeluarkan persetujuan penggunaan ekstrak air bunga telang sebagai pewarna pangan. Menyusul Amerika Serikat, BPOM Republik Indonesia menyetujui ekstrak bunga telang sebagai pewarna alami pangan sejak akhir 2023 dengan nomor T-SD.03.09.1.5.23.302. Pada Gambar 1, ekstrak bunga telang memang menunjukkan keunggulan berupa intensitas warna biru yang tinggi pada kondisi sedikit asam. Akan tetapi, keunggulan itu sekaligus merupakan kelemahan ekstrak bunga telang. Ekstrak bunga ini tidak dapat memberikan warna merah pada kebanyakan produk pangan, sehingga diperlukan pewarna alami lain – khususnya antosianin – yang memiliki warna merah pada pH 3-7. Tantangannya adalah jenis antosianin poliasilasi tergolong sedikit di alam. Selain sianidin 3-glukosida, jenis antosianin yang paling banyak di alam adalah sianidin 3,5- diglukosida, dan turunan 3-glukosida dari delfinidin, pelargonidin, petunidin, peonidin, dan malvidin. Bahan-bahan yang dekat dengan kehidupan sehari-hari seperti ketan hitam, beras merah, ubi ungu, kulit bawang merah, dan lain-lain umumnya mengandung antosianin sederhana.
Sejak 10 tahun terakhir banyak dilakukan penelitian untuk mengeksplorasi sumber-sumber antosianin lain. Warna ekstrak antosianin pada pH 4 dari beberapa sumber antosianin yang telah dipelajari dapat dilihat pada Tabel. Lima tumbuhan paling atas adalah sumber antosianin yang potensial sebagai perwarna pangan, karena memberikan warna dengan intensitas relatif tinggi pada pH 4. Dua di antaranya berwarna merah, yaitu bunga common morning glory (Ipomoea purpurea) dan kol ungu (Brassica oleracea). Dua lainnya memberi warna merah keunguan, yaitu bunga anggrek tanah (Dendrobium sonia) dan daun Tradescantia pallida. Sementara satu sumber lain, yaitu buah dianella (Dianella Sp.) berwarna biru. Di antara lima sumber tersebut, baru antosianin kol ungu yang sudah mendapatkan persetujuan FDA untuk diaplikasikan pada pangan. Lima tumbuhan paling bawah merupakan sumber antosianin sederhana yang memiliki intensitas warna sangat rendah pada pH 4 sehingga tidak potensial sebagai pewarna pangan.
Sumber-sumber antosianin lain di alam masih perlu diburu untuk mendapatkan serangkaian antosianin yang dapat memberikan aneka warna pada pangan. Akan tetapi, para peneliti perlu untuk lebih selektif memilih sumber antosianin yang potensial. Intensitas warna bunga, buah, daun, atau bagian tumbuhan lain tidak menjadi penanda apakah sumber tersebut mengandung antosianin sederhana atau poliasilasi. Demikian pula dengan warnanya. Sebagai contoh, bunga mata kucing (Torenia fournieri) yang berwarna ungu pekat ternyata mengandung antosianin sederhana (Gambar 2). Demikian pula halnya dengan bunga king’s mantel (Thunbergia erecta). Sementara itu, anggrek Dendrobium sonia yang berwarna lebih merah dan pucat justru merupakan sumber antosianin poliasilasi. Cara yang paling baik di lapangan untuk pendeteksian awal terkait potensi suatu sumber antosianin ialah dengan menguji cairan atau ekstraknya dengan meneteskan larutan penyangga pH 1 dan 4. Jika warna ekstrak pada pH 1 merah, sementara pada pH 4 intensitas warna merah jauh berkurang atau bahkan hilang sama sekali, sebaiknya alihkan perhatian ke sumber antosianin lain. Intensitas dan kestabilan antosianin sederhana pada pH pangan memang dapat ditingkatkan dengan berbagai cara seperti kopigmentasi intermolekuler atau pembentukan kompleks dengan ion logam. Akan tetapi, jika alam telah menyediakan sumber antosianin yang memiliki konfigurasi molekuler yang menstabilkan warna tentulah ini menjadi pilihan yang masuk akal untuk diprioritaskan.