Ekstraksi Stevia Bebas Pelarut dengan Ultrasonik

Ekstraksi konvensional komponen pemanis seperti stevioglikosida dari Stevia rebaudiana menggunakan pelarut beracun. Untuk memperoleh produk pangan yang sehat dan berkualitas tinggi, diperlukan metode ekstraksi bebas pelarut. Teknik ekstraksi ultrasonik menghindari penggunaan pelarut sekaligus menghasilkan rendemen ekstraksi yang sangat tinggi dalam waktu pemrosesan yang singkat. Dengan demikian, ekstraksi stevia secara ultrasonik unggul berkat efisiensi yang luar biasa dan sifatnya yang ramah lingkungan.

Ekstrak Sehat dengan Ekstraksi Ultrasonik

Pemanis stevia diharapkan menjadi produk yang bermanfaat bagi kesehatan, dibuat dari daun tanaman herba Stevia rebaudiana Bertoni dan digunakan sebagai pemanis nol kalori. Rasa manisnya berasal dari glikosida diterpena yang sekitar 300 kali lebih manis daripada sukrosa.
Kandungan glikosida Stevia rebaudiana Bertoni terdiri atas steviosida (5–10%), rebaudiosida A (2–4%), rebaudiosida C (1–2%), dulkosida A (0,5–1%), rebaudiosida B, rebaudiosida D, dan rebaudiosida E. Berbeda dengan glikosida lainnya, rebaudiana A memiliki ciri khas tidak pahit. Oleh karena itu, rebaudiana A merupakan senyawa yang paling banyak ditargetkan dari daun stevia. Ekstraksi ultrasonik membantu mengekstraksi steviosida dan rebaudiosida dengan kemurnian tinggi. Ekstraksi ultrasonik glikosida steviol dapat dilakukan dengan mudah dalam air dan memberikan rendemen tinggi dengan laju ekstraksi yang sangat tinggi. Suhu ekstraksi yang relatif rendah antara 60°C dan 80°C memberikan perlakuan yang lembut sehingga degradasi ekstrak dapat dicegah.

Sejak stevia disetujui sebagai pemanis, permintaan akan pengganti gula alami tanpa kalori ini meningkat secara signifikan. Untuk menyediakan produk stevia yang dibutuhkan, kapasitas produksi komersial harus diperluas. Ultrasonik merupakan metode yang telah terbukti untuk intensifikasi ekstraksi.

Keunggulan Ekstraksi Ultrasonik:

• bebas pelarut, misalnya dalam air
• rendemen lebih tinggi
• laju ekstraksi tinggi
• hemat waktu
• hemat biaya
• aman
• ramah lingkungan
• pemrosesan batch atau inline

Ekstraksi Stevia secara Ultrasonik: Hasil Penelitian

Carbonell-Capella et al. (2016) membandingkan berbagai teknik ekstraksi untuk mengekstraksi steviosida dan rebaudiosida. Perolehan steviosida tertinggi dicapai dengan menerapkan ekstraksi ultrasonik menggunakan UP400S (lihat gambar di sebelah kiri) dengan air sebagai pelarut, yaitu 3,5 kali lebih tinggi dibandingkan metode difusi tradisional, dan 1,5 kali lebih tinggi dibandingkan sampel Stevia yang digiling. Dalam penelitian ini, daun stevia (6 g) disuspensikan dalam air (180 g) pada 208C dengan rasio padatan/cairan 1:30 (w/w). Ekstraksi ultrasonik dilakukan menggunakan prosesor ultrasonik UP400S (Hielscher GmbH, Jerman), yang beroperasi pada 400 W dan frekuensi 24 kHz. Untuk percobaan tersebut, tim peneliti Carbonell-Capella mengatur amplitudo pada 100%, dengan mode sonikasi kontinu. Sonotrode titanium H22 berdiameter 22 mm dan panjang 100 mm dipasang untuk mengkopel gelombang ultrasonik ke dalam sampel. Probe direndam dalam campuran yang mengandung 6 g daun Stevia yang disuspensikan dalam 180 g air atau etanol/air (50%) di dalam labu kaca berleher sempit (kapasitas tampung 1.000 mL). Sampel direndam dalam bak pendingin untuk menghindari pemanasan akibat sonikasi dan suhu selalu dijaga di bawah 50ºC). Masukan energi spesifik total (W_spec, dalam kJ/kg) dihitung dengan mengalikan daya generator (400 J/s) (Daya) dengan durasi perlakuan total (sec) dibagi massa produk (kg). Energi ultrasonik sebesar 178 kJ/kg (untuk t_US = 80 sec.)
(lihat Carbonell-Capella et al. 2016)
Sic-Zlabur et al., (2015) meneliti ekstraksi glikosida steviol beserta bahan fungsional lainnya dari daun Stevia dan menyimpulkan bahwa ekstraksi ultrasonik merupakan teknologi ramah lingkungan yang dapat digunakan untuk mengekstraksi senyawa fungsional dari daun Stevia dengan waktu perlakuan yang jauh lebih singkat dan konsumsi energi yang lebih rendah dibandingkan ekstraksi konvensional.

Liu et al. (2010) meneliti ekstraksi ultrasonik karbohidrat total dari Stevia rebaudiana Bertoni. Untuk memaksimalkan rendemen karbohidrat total dari Stevia rebaudiana Bertoni, stevia tipe LUYU-131 digunakan sebagai sampel. Metodologi permukaan respons (RSM) digunakan untuk mengoptimalkan kondisi ekstraksi berbantuan ultrasonik. Hasilnya menunjukkan bahwa kondisi ekstraksi optimal adalah suhu ekstraksi 68°C, daya ultrasonik 60 W, dan waktu ekstraksi 32 min. Dengan menggunakan ekstraksi berbantuan ultrasonik, rendemen ekstrak meningkat dengan faktor 1,5 pada suhu ekstraksi yang lebih rendah (68°C) dan waktu ekstraksi (32 min.) menjadi jauh lebih singkat dibandingkan ekstraksi klasik. Analisis komponen ekstrak kasar menunjukkan bahwa jumlah relatif rebaudiosida A meningkat pada ekstrak berbantuan ultrasonik dibandingkan ekstrak yang diperoleh melalui proses klasik, dan ekstrak berbantuan ultrasonik memiliki kualitas yang lebih baik.
Alupului dan Lavric (2008) mengonfirmasi dalam penelitian mereka efisiensi unggul ekstraksi stevia secara ultrasonik dengan menyatakan bahwa ekstraksi steviosida dari Stevia rebaudiana yang diinduksi ultrasonik menghasilkan peningkatan produktivitas sebesar dua ratus kali lipat dibandingkan perendaman konvensional, serta waktu perlakuan yang lebih singkat. (lihat Alupului A., Lavric V., 2008)

Pascapemrosesan Steviosida secara Ultrasonik

Ultrasonik merupakan metode yang andal untuk pencampuran, pembauran dan homogenisasi, sehingga ultrasonik sering digunakan selama formulasi dan peracikan produk akhir. Ketika ekstrak stevia harus dilarutkan dalam cairan, ultrasonik merupakan teknik yang cepat dan efisien untuk menyiapkan campuran homogen – berapa pun viskositasnya. Proses pelarutan secara ultrasonik memungkinkan pembuatan larutan dengan tingkat kejenuhan tinggi, bahkan larutan lewat jenuh.

Sistem Ekstraksi Ultrasonik

Jajaran produk Hielscher memenuhi kebutuhan Anda – baik untuk mengekstraksi volume kecil dan menengah untuk analisis dan penelitian maupun untuk mengekstraksi pada skala produksi komersial yang besar. Jajaran produk sonikator kami mencakup perangkat ultrasonik laboratorium, sistem benchtop untuk penelitian dan pengembangan serta instalasi percontohan, maupun sistem ultrasonik industri berdaya tinggi dengan daya hingga 16.000 watt per unit, yang dapat dengan mudah digabungkan menjadi kelompok dan ditempatkan dalam kontainer. Beragam pilihan aksesori ultrasonik kami seperti sonotrode, sel alir, reaktor, dan booster memungkinkan konfigurasi optimal sistem yang benar-benar sesuai dengan kebutuhan pelanggan kami.

Investasi

Semua perangkat ultrasonik Hielscher dirancang untuk beroperasi 24/7 sehingga peralatan kami memungkinkan pengembalian investasi yang cepat (RoI). Alupului et al. (2009) menemukan dalam penelitian mereka bahwa dasar pembenaran ekonomi penerapan ultrasonik berintensitas tinggi sebagai metode yang relatif berbiaya rendah tidak boleh diabaikan. Selain itu, ekstraksi ultrasonik merupakan teknik yang meyakinkan berkat penggunaannya yang sederhana dan tingkat efisiensi yang signifikan.