Optimasi Metode Ekstraksi Ultrasonikasi pada Penentuan Kadar Kafein Kopi Instan Komersial Menggunakan Response Surface Methodology

Abstract

Kafein merupakan alkaloid xantin dengan rumus kimia C8H10N4O2 dan rumus bangun 1,3,7- trimetilxantin. Kafein bisa diisolasi dengan metode ultrasound-assisted extraction (UAE). Prinsip kerja UAE adalah ekstrak diproses menggunakan ultrasound (gelombang ultrasonik) berfrekuensi, dengan getaran yang tinggi untuk merusak dinding sel tumbuhan agar terjadi pelepasan senyawa yang diinginkan. Proses ekstraksi dilakukan dengan mempertimbangkan variabel suhu, waktu, dan konsentrasi pelarut. Penelitian ekstraksi senyawa kafein menggunakan ultrasound-assisted extraction (UAE) banyak dilakukan oleh peneliti terdahulu, sehingga perlu dilakukan optimasi untuk memaksimalkan kinerja ekstraksi dalam mendeteksi senyawa kafein dalam kopi. Metode Response Surface Methodology (RSM) diterapkan untuk mengoptimalkan kondisi ekstraksi, dan analisis kuantitatif kafein yang dilakukan menggunakan spektrofotometri UV-Vis dengan panjang gelombang maksimum pada 272 nm. Optimasi dilakukan dengan suhu pada rentang 40-60oC, waktu 20-45 menit dan konsentrasi pelarut yaitu etanol 40-75%. Etanol dipilih sebagai pelarut karena sifat polaritasnya yang mampu melarutkan senyawa polar seperti kafein dengan efisien. Optimasi ekstraksi yang dilakukan dengan bantuan software Design Expert v13 ditujukan untuk mengoptimalkan interaksi proses ekstraksi dan variabel terhadap respon kadar kafein yang dihasilkan menjadi efisien. Hasil yang diperoleh menunjukkan variabel suhu, waktu dan konsentrasi pelarut berpengaruh terhadap kadar kafein yang dihasilkan. Suhu yang lebih tinggi, waktu ekstraksi yang lebih lama, dan konsentrasi pelarut etanol yang lebih tinggi secara umum meningkatkan kadar kafein dalam ekstrak kopi. Data respon kadar kafein dari ekstraksi kopi instan (Nescafe, Indocafe, dan Koffiku) menunjukkan bahwa kondisi optimal terjadi pada suhu 60°C, waktu ekstraksi 40 menit, dan konsentrasi etanol 70%. Pada kondisi ini, kadar kafein tertinggi ditemukan pada kopi Indocafe (28,560 mg/g), diikuti oleh Koffiku (27,052 mg/g) dan Nescafe (26,178 mg/g). Peningkatan kadar kafein hasil penelitian sesuai dengan teori bahwa suhu tinggi dan waktu ekstraksi yang lebih lama meningkatkan laju difusi dan pelepasan kafein dari kopi ke dalam pelarut serta tingginya konsentrasi pelarut meningkatkan jumlah kafein yang terekstrak. Verifikasi dan konfirmasi metode analisis yang dilakukan berjumlah tiga kali pengulangan. Kondisi optimum yang telah diperoleh dan nilai desirability mendekati 1 menunjukkan bahwa hasil pengujian yang dilakukan telah sesuai dengan prediksi analisis yang ditunjukkan oleh Response Surface Methodology dalam Software Design Expert V.13