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

  • Jan 23, 2018

    Sejarah Pembuatan Produk Bakeri dengan Enzim

    Selama ratusan tahun, gandum digunakan untuk pembuatan roti dan proses pemanggangan roti telah dilakukan oleh Bangsa Mesir kuno.  Enzim pertama yang digunakan pada pembuatan roti adalah malted barley lebih dari 100 tahun yang lalu untuk meningkatkan kandungan amilase dalam tepung terigu dan memperbaiki proses pembuatan roti. a-amilase dari jamur mulai digunakan pada industri bakeri pada tahun 1960an. Enzim ini efektif dalam mendegradasi sebagian damaged starch dan sering ditambahkan ke dalam tepung sebagai suplemen untuk meningkatkan sifat yang diinginkan seperti oven spring dan warna cokelat pada crust. Namun enzim ini mempunyai keterbatasan efek antistaling karena keterbatasan pada stabilitas suhu tinggi.  ...

  • Jan 23, 2018

    Cita Rasa Buah Kalengan Sebagai Ingridien Pangan

    Sebagai bahan pangan, buah tidak hanya dikonsumsi sebagai bahan mentah saja, namun juga sebagai produk olahan yang dapat diaplikasikan pada produk pangan lain. Misalnya pada produk bakeri dan patiseri, buah olahan bisa menjadi pilihan topping yang manarik. Penambahan ingridien buah memberikan nilai tambah pada sensoris produk, baik cita rasa maupun kenampakan. Salah satu produk olahan yang mudah ditemui di pasar adalah buah kalengan. ...

  • Jan 22, 2018

    Produk Roti Berlabel Khusus Menjadi Tren di Eropa

    Selain klaim-klaim kesehatan, Euromonitor (2015) juga mencatat di sektor roti di Eropa bahwa sebagian besar produk bakeri menjual label khusus karena melihat bahwa konsumen Eropa akan membayar lebih untuk produk semacam itu. Produk seperti roti vegetarian, bersertifikat kosher atau halal pun bermunculan sebagai alternatif meski pangsa pasarnya masih terbatas. Namun demikian, tren makanan sehat tetap masih yang utama. ...

  • Jan 20, 2018

    Preferensi Konsumen Terhadap Produk Bakeri

    Konsumen mempunyai kriteria tertentu terhadap mutu roti terutama kesegaran (freshness) dan aroma roti. Bread staling merupakan perubahan fisiko-kimia yang kompleks yang terjadi secara perlahan sehingga menyebabkan pengerasan crumb dan pelunakan crust sehingga roti kehilangan kesegarannya. Oleh karenanya sangat penting untuk menjaga kelembutan roti sehingga kesegaran roti dapat terjaga dalam waktu yang lebih lama. Di samping itu, tingkat kesukaan konsumen terhadap roti juga berbeda-beda, misalnya roti sandwich Inggris mempunyai struktur crumb yang lembut dan tekstur sangat halus, namun tidak populer di Perancis yang menyukai baguettes dengan crust yang renyah, berlubang besar dan crumb yang kenyal.  ...

  • Jan 19, 2018

    Perlunya Pendekatan Keamanan Pangan untuk Kontaminan Hasil Proses

    Menurut Codex Alimentarius, kontaminan merupakan setiap substansi yang tidak sengaja ditambahkan ke dalam bahan pangan atau pakan yang akan muncul sebagai hasil proses produksi, pengolahan, penyiapan, pengemasan, transportasi dan penyimpanan sebelum distribusi, ataupun hasil dari kontaminasi lingkungan. Pengertian tersebut tidak termasuk bagian serangga, rambut, hewan pengerat, dan bahan dari lingkungan eksternal lainnya. ...