Pembentukan Mikroemulsi pada Beverage Whitener


 

Emulsi dapat didefinisikan sebagai campuran yang stabil dari dua larutan yang immiscible yang terdiri dari  fase dispersi dan fase kontinyu.  Berdasarkan tipe fase dispersi dan fase kontinyu emulsi dapat dibagi menjadi dua tipe umum yaitu emulsi  O/W (Oil in Water) , di mana fase dispersinya adalah oil (minyak) dan  water (air) sebagai fase kontinyu dan tipe emulsi W/O (Water in Oil) terdiri dari water (air) sebagai fase dispersi dan Oil (minyak) sebagai fase kontinyu.
 
Pada emulsi kedua larutan immiscible dapat bercampur karena adanya emulsifier, yaitu suatu zat yang memiliki dua sisi  yaitu sisi yang larut air (hidrofilik) dan sisi yang tidak larut air (hidrofobik/lipofilik). Mekanisme pencampuran dua larutan yang immiscible pada suatu sistem emulsi secara umum adalah emulsifier bertindak sebagai jembatan penghubung dimana sisi hidrofilik akan berikatan dengan fase air dan sisi lipofilik berikatan dengan fase minyak menghasilkan campuran air dan minyak.
 
Mekanisme pembentukan tersebut adalah mekanisme pembentukan emulsi yang umum atau disebut makro emulsion.  Pada pembentukan micro emulsion mekanismenya menyerupai proses solubilisasi, di mana sejumlah zat yang tidak  dapat larut pada sistem akan ditempatkan pada inti bagian dalam emulsifier sehingga akan menghasilkan larutan yang semi transparan. Mekanisme micro emulsion secara umum dapat terjadi jika emulsifier membentuk micelle, di mana zat yang tidak larut akan diikatkan pada micelle emulsifier dan ditempatkan pada bagian inti sementara sisi lain dari emulsifier akan menghadap kearah sistem (Gambar 2) dan  hasilnya zat dapat terdispersi dalam sistem.   Contoh aplikasi micro emulsion ini adalah pada pembuatan Beverage whitener.
 
Proses pembentukan micro emulsion pada beverage whitener
 
Beverage Whitener menurut CODEX didefinisikan sebagai produk yang berbentuk liquid atau powder yang terbuat dari emulsi minyak tumbuhan dan air, biasanya digunakan pada minuman teh atau kopi.  Komposisi minyak tumbuhan yang digunakan bisa diambil dari minyak sawit, minyak kelapa, minyak canola, dan sebagainya.  Sementara untuk emulsifier bisa digunakan protein (caseinate) dan emulsifier konvensional (surfaktan) seperti polisorbate.  Dengan proses micro emulsion ini minyak tumbuhan yang tidak dapat bersatu dengan fase air menjadi dapat terdispersi dengan baik pada teh atau kopi dan menghasilkan efek whitening.
 
Proses pembentukan micro emulsion pada beverage whitener melibatkan pembentukan micelle casein yang akan mengembang, di mana pengembangan ini tergantung dari muatannya.  Penurunan muatan akan menyebabkan turunnya ketebalan lapisan yang teradsorbsi di minyak.   Struktur kasein yang teradsorbsi ini memiliki ujung lipofilik (hidrofobik) yang berikatan dengan permukaan minyak dan bagian hidrofilik yang menonjol keluar berikatan dengan larutan air.   Pada β casein bagian yang menonjol merupakan area N-Terminal, di mana pola ini paling banyak ditemukan pada protein. Sementara pada κ Casein pembentukan konformasi ditentukan oleh ikatan polimer disulfide.
 
Pada pembuatan beverage whitener untuk  membentuk  emulsi,   caseinate harus ditunjang oleh emulsifier konvensional (surfaktan), karena cakupan casein dalam mengikat lemak sangat terbatas sehingga dapat menimbulkan ketidak stabilan emulsi.  Ketidak stabilan  emulsi pada saat penggunaan caseinate terlalu sedikit  ditandai dengan adanya globula – globula minyak bebas pada permukaan larutan, sementara ketidak stabilan emulsi pada konsentrasi caseinate berlebih ditandai dengan adanya fenomena “creaming”.  Penambahan emulsifier konvensional akan menimbulkan adanya pencampuran micelle caseinate dengan emulsifier di permukaan minyak yang mengakibatkan adanya penambahan  lapisan emulsifier yang “compact” (Sabharwal  dan Vakaleris, 1971).
 
Pembentukan micro emulsion sendiri terjadi saat adanya aksi mekanis pada proses pencampuran dan homogenisasi pada pembuatan beverage whitener.  Tekanan yang digunakan pada proses  homogenisasi adalah  ± 250 atm, proses ini akan mereduksi ukuran  globula minyak, dan micelle casein yang berukuran lebih kecil dari globula minyak akan membentuk lapisan dimana pada bagian terluar adalah bagian hidrofilik sementara pada bagian dalam adalah bagian hidrofobik (lipofilik) yang berikatan dengan inti (Gambar 3).  Perbedaan yang terjadi setelah proses homogenisasi selain ukuran minyak globula yang mengecil adalah perbedaan komposisi material penyusun membran, proses homogenisasi ini akan membuat emulsi lebih stabil.  Kombinasi antara proses homogenisasi dan penggunaan emulsifier konvensional akan mempengaruhi efek whitening pada aplikasinya di minuman.
 
Aplikasi beverage whitener pada minuman seperti teh  atau kopi akan mendapat gangguan yang akan mempengaruhi kestabilan emulsi seperti suhu, pH dan kation – ation pengganggu, ketidak stabilan emulsi pada saat aplikasi ditandai dengan adanya creaming, flokulasi dan sedimentasi. 
 
Untuk mencegahnya biasanya ditambahkan stabilizer pada formulasi pembuatan beverage whitener  yang berfungsi sebagai buffer agent yang akan melindungi emulsi dari gangguan tersebut. Penambahan bulking agent seperti malto dextrin juga dilakukan untuk membentuk encapsulasi fat, dimana maltodextrin akan bertindak sebagai encapsulan dan protein (caseinate) juga bertindak sebagai co-encapsulant.  Teknologi spray drying digunakan untuk mengubah emulsi beverage whitener dari fase liquid menjadi fase powder, hal ini dilakukan untuk menambah umur simpan produk dan memudahkan dalam penanganan selama penyimpanan dan distribusi.  
 
Referensi
 
  • van Aken,G. A*, Blijdensteina,T.B.J, Hotruma,N.E., Colloidal destabilisation mechanisms in protein-stabilised emulsions, 2003, Current Opinion in Colloid  and Interface Science 8: 371–379
  • SABHARWAL, K and VAKALERIS, D.G., Stability of Fluid Food Emulsions. I. Effects of Emulsifiers, Electrolytes and Sodium Caseinate, 1971  JOUENAL OF DAIRY SCIENCE 55(3): 277 -282.
  • WHITEHURST, R.J. (Editor), Emulsifiers in Food Technology. 2004. Blackwell Publishing, UK
  • Dalgleish, D.G., Casein Micelles as Colloids: Surface Structures and Stabilities, 1998, J Dairy Sci 81:3013–3018

 

 
 
oleh : Asep S Nur
           QA Manager PT Santos Premium Krimer
 
 
(FOODREVIEW INDONESIA Edisi Februari 2011)

 

Artikel Lainnya

  • Jun 20, 2018

    Regulasi produk seasoning di Indonesia

    Produk seasoning yang termasuk ke dalam kategori pangan 12.0 meliputi garam,  rempah, sup, saus, salad, dan protein yang telah diatur di dalam Peraturan Kepala BPOM No. 21 Tahun 2016 tentang Kategori Pangan 01.0 ñ 16.0.  kategori produk seasoning tersebut merupakan jenis bahan-bahan yang sering ditambahkan pada pangan olahan. Untuk itu, pangan olahan yang mengandung produk seasoning juga sangat perlu memenuhi beberapa poin yang menjadi konsentrasi baik pihak produsen, konsumen, maupun pemerintah dalam pengawasan.  Beberapa poin tersebut adalah keamanan yang meliputi bahan tambahan pangan (BTP), bahan baku, cemaran, bahan penolong, dan kemasan pangan; mutu, gizi, label, dan iklan.  ...

  • Jun 19, 2018

    Praktek higiene dan sanitasi dalam penanganan susu segar

    Berdasarkan standar kualitas susu segar (SNI 31411:2011) jumlah mikroba maksimum yang diperbolehkan adalah 1 juta koloni per mililiter (10 CFU/mL). Oleh sebab itu, susu segar pada umumnya akan mengalami kerusakan setelah 4-5 jam pada suhu kamar. Untuk menghasilkan susu segar dengan angka mikroba yang rendah harus dimulai dengan praktek higiene dan sanitasi yang baik sebelum pemerahan, saat pelaksanaan pemerahan, hingga penanganan pasca pemerahan. Pada waktu masih di dalam tubuh dan ambing ternak yang sehat, susu masih dalam keadaan steril. Kontaminasi mikroba di dalam susu terjadi pada saat proses pemerahan, yaitu berasal kulit tubuh ternak khususnya bagian seputar ambing dan puting, dari tangan pemerah, dari wadah/ peralatan penampungan susu, dan lingkungan tempat pemerahan. ...

  • Jun 18, 2018

    Potensi pemanfaatan peptida bioaktif dalam produk susu

    Meningkatnya perhatian akan hubungan asupan pangan terhadap kesehatan membuat konsumen menginginkan produk pangan yang bisa bermanfaat dalam mencegah  munculnya penyakit serta secara sinergi meningkatkan status kesehatan. Protein merupakan salah satu zat gizi utama yang terdapat dalam asupan harian dan di samping  perannya dalam menyuplai gizi, protein juga mempunyai komponen fungsional yang memiliki fungsi positif bagi tubuh, yaitu berupa peptida bioaktif (bioactive peptide). ...

  • Jun 15, 2018

    Perancangan proses pengolahan susu untuk mengantisipasi ancaman foodborne pathogen

    Penyakit yang disebabkan oleh patogen (foodborne pathogen) masih menjadi permasalahan hampir di seluruh negara secara global. Penyakit  tersebut paling sering disebabkan oleh mikrobiologi seperti bakteri dan metabolitnya serta virus dan toksinnya.  ...

  • Jun 14, 2018

    Penggunaan laktoperoksidase untuk pengawetan susu segar

    Dewasa ini telah dikembangkan suatu metode pengawetan susu segar dengan cara mengaktifkan enzim laktoperoksidase (LPO) yang secara alami sudah ada di dalam susu. LPO merupakan salah satu dari puluhan jenis enzim di dalam susu segar dengan berat molekul berukuran sedang (78.000 Dalton) dan mengandung karbohidrat sekitar 10%. Di samping ada di dalam susu segar, LPO juga ditemukan pada cairan tubuh hewan mamalia dan manusia, seperti pada saliva dan kolostrum. Metode pengaktifan LPO untuk pengawetan susu segar dikenal dengan sebutan lactoperoxydase-system atau sistem laktoperoksidase (Sistem-LPO). Aktifnya LPO di dalam susu dapat menghasilkan efek antibakteri pada susu segar (Legowo et al., 2009). ...