Optimasi Pembekuan Lambat Menggunakan Kontrol Logika Fuzzy Dalam Pembuatan Sediaan Serbuk Labu Kuning (Cucurbita moschata Duch)

Abstract

Konsumsi antioksidan mampu menurunkan risiko penyakit degeneratif. Antioksidan labu kuning telah dibuktikan dapat memperbaiki kondisi diabetes. Penanganan diabetes dengan obat, selain mahal seringkali mendatangkan efek negatif dan memerlukan waktu lama. Di Indonesia, konsumsi suplemen kesehatan meningkat dan secara global pengobatan herbal menjadi tumpuan 75% penduduk. Penelitian ini bertujuan mendapatkan proses pembekuan labu kuning yang optimal untuk membuat sediaan serbuk tinggi antioksidan. Penelitian dilakukan dalam empat tahapan. Pertama, rancang bangun sistem pembekuan menggunakan FLC inferensi Takagi-Sugeno. Sistem dirancang berdasarkan input eror dan delta eror suhu sensor untuk mendapatkan output PWM sebagai nilai masukan kompresor. Pemrograman dibuat dalam bahasa C dan diimplementasikan pada ATmega2560. Tahap kedua, penentuan efek pembekuan terhadap struktur seluler labu kuning. Rentang suhu pembekuan ditentukan berdasarkan titik beku labu kuning yang diketahui dengan metode cooling curve. Efek pembekuan dievaluasi berdasarkan struktur seluler citra SEM, derajat disintegrasi, EC, kandungan dan aktivitas antioksidan, dan perubahan senyawa volatil. Analisis citra metode AMT dan GLCM dilakukan untuk mengevaluasi perubahan mikro struktur secara objektif. Data citra lebih lanjut dianalisis dengan PCA dan PLS-DA. Tahap ketiga, melakukan optimasi pembekuan dengan pendekatan RSM dan prediksi menggunakan BRANN. Kondisi pembekuan yang menghasilkan antioksidan tertinggi dipilih untuk membuat sediaan serbuk. Gambaran efisiensi pembekuan diketahui dengan ekstraksi serbuk labu kuning. Tahap keempat, membuat sediaan serbuk labu kuning hasil optimasi. Pembuatan serbuk dilakukan dengan teknik FMD menggunakan maltodekstrin dan polisorbat 80. Mutu produk jadi dievaluasi berdasarkan peraturan BPOM No. 17 Tahun 2109. Hasil perancangan dan pembuatan sistem pembekuan FLC berupa unit mesin pembekuan lambat. Termistor PT100 3 kabel yang digunakan memiliki linieritas tinggi dengan R2=0,99, dan MAPE=9,52% pada simulasi alat. Nilai masukan sensor dan tombol input difuzzifikasi berdasarkan 18 aturan dasar. Hasil kalibrasi dan pengujian performa sistem menunjukkan variasi suhu temporal dan spasial alat masing-masing -1,0 oC dan 1,9 oC, rise time 21,38 ± 2,40 menit, settling time 31,36 ± 1,29 menit, steady eror positif 1,55 ± 0,11 oC dan negatif -1,28 ± 0,33 oC. Pembekuan labu kuning menggunakan FLC mampu mendekomposisi struktur seluler dengan derajat disintegrasi 0,47 dan kenaikan EC hampir dua kali lipat. Analisis AMT menunjukkan peningkatan MA secara bermakna sebagai indikator perubahan tekstur yang terjadi. Separasi antara sampel-sampel yang memiliki antioksidan tinggi dan rendah pada tingkat kepercayaan 95% dapat diamati dengan jelas berdasarkan hasil PCA dan PLS-DA. Pembekuan pada suhu -18 oC selama 6 jam meningkatkan TPC sampai 70%. Peningkatan senyawa fenolik didominasi oleh caffeic acid, chlorogenic acid dan pcoumaric acid. Semua data-data yang diperoleh mendukung kesimpulan tentang efek positif pembekuan FLC terhadap kenaikan antioksidan labu kuning. Hasil percobaan RSM menunjukkan hubungan kuadratik antar suhu dan waktu pembekuan terhadap kandungan antioksidan dengan R2 untuk TPC, flavonoid, DPPH dan ABTS masing-masing sebesar 0,85, 0,86, 0,83, dan 0,88. Kondisi optimum pembekuan terjadi pada suhu -20 oC selama 9 jam. Kondisi tersebut berhasil dikonfirmasi menghasilkan kenaikan TPC dan aktivitas antioksidan metode DPPH sebesar 54,44% dan 36,60%. Prediksi menggunakan BRANN dengan arsitektur jaringan 2-15-1 yang dilatih tanpa over fitting menghasilkan performa yang setara dengan RSM berdasarkan parameter R2, MSE, dan AAD. Ekstraksi serbuk labu kuning hasil optimasi menggunakan pelarut metanol pada suhu 80 oC selama 30 menit menghasilkan 3,82 mg GAE/mg TPC. Nilai tersebut lebih tinggi dibandingkan dengan hasil dari proses lain yang serupa maupun ekstraksi ultrasonik. Sediaan serbuk labu kuning memiliki kandungan air 5,92% dengan Aw 0,14, TPC 9,15 mg GAE/g, flavonoid 6,65 mg QE/g, penghambatan aktivitas antioksidan DPPH dan ABTS masing-masing 45,94% dan 50,89%. Senyawa fenolik dalam sediaan serbuk labu kuning sebagian besar adalah caffeic acid, chlorogenic acid, ferulic acid, isorhamnetin-3- rutinoside-4' rhamnoside, isorhamnetin-3-O-rutinoside, dan isoquercitrin. Semua parameter mutu sediaan serbuk; yaitu kandungan air, mikroba pencemar, dan logam berat sesuai persyaratan mutu BPOM. Berdasarkan kajian kelayakan, usaha sediaan serbuk dapat memberikan keuntungan pada tingkat bunga 15%. Sebagai kesimpulan, pembekuan lambat menggunakan FLC dapat digunakan untuk mendisintegrasi sel labu kuning dengan optimum sehingga didapatkan produk yang tinggi antioksidan sesuai standar suplemen kesehatan