1. Karakteristik Likopen Kemurnian
Tinggi dari Limbah Tomat
Menggunakan suatu Pendekatan
Ekstraksi Bertekanan yang Baru
MAGISTER ILMU PANGAN
FAKULTAS PERTANIAN
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
2014

2. Figure 1. Structural
formula of lycopene

Likopen, pigmen merah dari tomat, merupakan suatu C40-karotenoid yang dibuat dari 8 unit
isoprene (2-methyl-1,3-butadiene); membuat satu tetraterpene.

Lycopene (2,6,10,14,19,23,27,31- Octamethyl-dotri-aconta- 2,6,8,10,12,14,16,18, 20,22,
24,26,30- tridecaene)

Sumber-sumber lain dari senyawa mencakup:
Vegetable Source
µg Lycopene per Gram Wet Weight
Gac
2000 – 3000
Tomato
8.8 – 42
Tomato Juice
86 – 100
Tomato Sauce
63 – 131
Tomato Ketchup
124
Watermelon
23 – 72
Pink Grapefruit
3.6 – 34
Pink Guava
54
Papaya
20 - 53

3. Molecular Formula
Molecular Weight
Melting Point
Crystal Form
Powder Form
Solubility
Stability
C40H56
536.85Da
172-1750C
Long red needles separate from a mixture of carbon disulfide and ethanol.
Dark reddish brown.
Soluble in chloroform, hexane, benzene, carbon disulfide, acetone,
petroleum ether and oil; Insoluble in water, ethanol and methanol.
Sensitive to light, oxygen, high temperature, acids, catalysts and metal
ions.
 β-Carotene, pigmen kuning dari wortel merupakan suatu isomer
Likopen yang mana ikatan rangkapnya pada C1-C2 dan C'1-C'2
digantikan dengan perluasan ikatan dari C1 ke C6 dan dari C'1 ke
C'6 ke bentuk cincin, dan juga komponen dari tomat.

4. ABSTRAK

Metode: ekstraksi likopen kemurnian tinggi dari limbah tomat. Didasarkan pada
ekstraksi bertekanan menggunakan Extraktor Naviglio, pada rentang 0.7-0,9 MPa.

Kulit tomat, produk samping manufaktur tomat, didispersi air, sebagai bahan starting.

Likopen ditransfer, efek tekanan tinggi digunakan, dalam bentuk agregat molekul ke
dalam air sebagai dispersi, senyawa apolar tetap dalam matriks.

Agregat mudah dimurnikan dengan metanol, dengan demikian, diperoleh lycopene
kromatografi kemurnian 98% atau lebih tinggi.

Analisis HPLC Likopen menggunakan fase stasioner baru, silikon fenil-hexyl dan
gradien air/asetonitril sederhana.

Ekstrak ditandai dengan Spektrofotometri UV-Vis, 1H NMR,
massa ionisasi electrospray.

Perolehan rata-rata 2.8 mg lycopene/ kg limbah tomat diperoleh setelah ekstraksi 4
jam menggunakan air keran sebagai cairan ekstraksi.

Persen perolehan sekitar 10%.

Hasil samping tomat buangan dapat dengan mudah dikeringkan dan digunakan di
pertanian atau sebagai makan hewan.
13C
NMR, dan spektrometri
KEYWORDS: Lycopene; Extractor Naviglio; tomato wastes; pressurized extraction;
HPLC; UV-Vis; 1H NMR; 13C NMR; ESI-MS KEYWORDS: Lycopene; Extractor Naviglio;
tomato wastes; pressurized extraction; HPLC; UV-Vis; 1H NMR; 13C NMR; ESI-MS

5. I. PENDAHULUAN
 Likopen digunakan secara luas pada formulasi
kosmetik, digunakan pada industri makanan
dan minuman sebagai pewarna sehingga
permintaan
likopen
kemurnian
tinggi, karakteristik baik dan harga murah
terus meningkat.
 Sayangnya,
semua
jalur
sintetis
yang
diusulkan hingga sekarang tidak nyaman
secara ekonomi, dan saat ini, cara termudah
untuk mendapatkan ini adalah dengan metoda
ekstraksi dari sumber-sumber alam.

6.  Tomat berisi sekitar 30-400 mg/kg dalam bubur dan 20-30
mg/kg dalam kulit (9).
 Jumlah produk sampingan tomat yang berasal dari proses
industri meningkat setiap tahun; di Eropa, diperkirakan bahwa
sekitar 10 juta ton tomat diproses oleh industri makanan, dan
limbah sekitar 0,1 juta ton.
 Residu ini dapat inkorporasi ulang dalam produk-produk tomat
kualitas
rendah,
digunakan
dalam
bahan
makanan
hewan, atau digunakan sebagai sumber Likopen paling murni.

7. II. BAHAN DAN METODE
 Bahan mentah : sampel tomat dari area Naples dan diproses oleh
pabrik di area tsb; setelah pengumpulan, disimpan pada 277 K
 Pelarut organik : grade analisa.
 Standar Likopen dibeli dari Sigma-Aldrich kemurnian 90-95%
tersertifikasi.
 Air deionisasi grade HPLC
 Ekstraksi dilakukan menggunakan Ekstraktor Naviglio mod, 500 mL
(Nuova Estrazione s.a.s., Naples, Italy).
 Untuk mencegah sampel teroksidasi, semua ekstrak dikeringkan
dibawah suatu atmosfir nitrogen menggunakan evaporator rotari
pada 303 K dan disimpan pada 253 K, melindungi dari cahaya dan
oksigen atmosfir.
 Faktanya dilaporkan bahwa oksigen atmosfir sangat kuat
mengoksidasi likopen, sementara cahaya mengkatalisis konversi
trans ke cis, dan kedua reaksi menetapkan penurunan aktivitas
biologikal dari molekul.

8.  Kartrids SPE-C18 (10 g) dari Restek Corp Bellefonte, PA).
 Analisis Kromatografi HPLC 1100 Agilent Technologies (Santa
Clara, CA), dilengkapi dengan detektor array dioda.
 Kolom fase diam Fenil hexyl silikon 250 mm × 4.6 mm
id,
ukuran
partikel
5
μm
digunakan
(Phenomenex, Torrance, CA).
 Filter Membrane
(Bedford, MA).
0.20
μm
porositas
dibeli
oleh
Millipore
 Spektrum UV-Vis tercatat dengan spektrometer Lambda EZ201
UV/vis (Perkin-Elmer, Waltham, MA).
 Spektrum NMR tercatat dengan di 400.135 MHz untuk 1 H dan
100.03 MHz untuk 13C dengan 400 DRX Bruker (Bruker BioSpin
Corp, Billerica, MA).

9.  Mass spectra dilakukan dengan spektrometer massa tripel
Micromass Quattro mikro API dilengkapi sumber ion
electrospray (air, Milford, MA).
 Pengaturan instrumen yang digunakan adalah sebagai
berikut: tegangan kapiler, 3.4 kV; tegangan kerucut, 20 V;
tegangan lensa Extractor, 2 V; sumber suhu, 373 K; suhu
desolvation, 523 K; RF lensa, 0.2 V.
 Nitrogen digunakan baik sebagai nebulizer (60 L/h) dan gas
desolvation (di 550 L/h).
 Percobaan ESI-MS/MS dilaksanakan dengan menggunakan
argon sebagai gas tabrakan dengan energi tabrakan 20 EV.

10. Ekstraksi dan Purifikasi Likopen
 Jumlah 100 g tomat kulit ditempatkan dalam dua 50 μm tas membran
penyaringan dan ditempatkan ke dalam dua 500 mL Naviglio Extractor,
diisi dengan air terionisasi.
 Setiap siklus ekstraksi terdiri dari 2 menit fase statis, fase yang dinamis
dan waktu delay sekitar 10-15 s sebelum siklus baru, dan 4 menit untuk
penyelesaian;
 Total siklus adalah 60 dengan total waktu 4 jam.
 Pada akhir proses ekstraksi, tas disingkirkan dan diperas, dan fasa cair
diperoleh dan dimuat ke octadecyl padat tahap ekstraksi kolom (SPEC18) 10 g packed colomn vakum.
 Lycopene, hadir dalam bentuk padat agregat, pada gambar 1.
 Sebagian kecil pigmen lain dalam bahan awal ditahan di kepala kolom.
 Kolom dicuci dengan metanol untuk menghilangkan pigmen selain
lycopene, yang sangat tidak larut dalam pelarut polar ini.
 Lycopene akhirnya diperoleh dengan melarutkan residu merah di aseton,
dan ekstrak dianalisis dengan Spektrofotometri UV-Vis dan HPLC-array.
 Perolehan Likopen dalam ekstrak padat-cair diukur menggunakan kurva
kalibrasi yang disiapkan dengan menggunakan standar lycopene, dengan
memvariasikan waktu ekstraksi keseluruhan.

11. Karakteristik Ekstrak Likopen
Dengan HPLC
Dengan
Spectrophotometry
Menentukan kemurnian lycopene. Kolom silikon
fenil-hexyl digunakan untuk pemisahan, dengan
laju alir 1 mL/menit dan gradien H2O CH3CN
dimulai dengan 100% H2O hingga 3 menit,
berakhir dalam waktu 20 menit dengan 100%
CH3CNelusi Likopen dari C18 SPE menggunakan
aseton sebagai eluent, atau dengan mencuci
kolom dengan metanol sebelum elusi dengan
aseton.
Koefisien penyerapan molar Likopen di wilayah
spektrum terlihat ditetapkan pada CHCl3 (polaritas
relatif : 0.259) dan CH2Cl2 (polaritas relatif: 0.309).
Sebelum merekam spektrum, ekstrak limbah tomat
disaring
melalui
membran
0.20
μm
untuk
menghilangkan
kotoran
kasar.
Larutan
bersih
gamenndung 1.0 × 10-5 mol/L Likopen dalam
kloroform dan pada diklorometana, disiapkan mulai
dari lycopene dikeringkan pada nitrogen saat
menggunakan evaporator berputar, dianalisis.

12. Karakteristik Ekstrak Likopen
Dengan NMR
Larutan Likopen dalam CDCl3 dianalisis oleh
1H NMR dan 13C NMR. sift bahan kimia
(ppm) sesuai 56 proton dalam spektrum NMR
1H dan 40 karbon pada spektrum 13C NMR
ditandai.
Dengan
Mass spectrometry
fragmentasi Lycopene dipelajari spektrometri
massa tandem dengan sumber ionisasi
electrospray (ESIMS / MS).
Eksperimen dilaksanakan dalam modus ion positif pada larutan
micromolar analyte di CH3CN CHCl3 rasio 1:1. Scan penuh
spektrum massa tercatat dalam interval massa/biaya (m/z)
250-800, pada berbagai tegangan kerucut.

13. HASIL DAN PEMBAHASAN
Untuk mengatasi masalah ketidaklarutan Likopen dalam
pelarut polar, maka disuspensi dalam air dalam bentuk
agregat padat.
Tujuan ini dicapai dengan menerapkan tekanan moderat
padat matriks, sekitar 1000 kali lebih rendah dari pengolahan
bertekanan tinggi sebelumnya.
Extractor Naviglio mampu memaksakan dispersi padat-cair
yang sesuai diprogram siklus tekanan pada 0.1-0,9 MPa.
Di bagian bawah chambers ekstraksi, dua set pori
membiarkan fase cair untuk mengalir, sementara partikel
padat diblokir.
Dua chamber ekstraksi berhubungan satu sama lain melalui pipa termasuk
electro gauge, yang ditutup selama tahap ekstraksi dan dibuka untuk
mengumpulkan fase cair setelah program ekstraksi berakhir.

14.  Ketika nilai maksimum untuk tekanan tercapai (0.9 MPa), perangkat berhenti
untuk interval waktu yang ditentukan, dengan demikian, memungkinkan matriks
padat seimbang dengan pelarut (fase statik). Segera setelah langkah ini, piston
akan tiba-tiba dipindahkan, menciptakan gradien tekanan negatif antara luar dan
dalam matriks padat (fase dinamis).
 Selama langkah ini, tergantung pada komposisi fase cair, senyawa dalam matriks
padat dapat secara fisik dan/atau kimia diekstrak dari matriks padat dan
ditransfer ke pelarut karena gradien tekanan yang ada.
 Efek dari beberapa siklus, yang dapat dilakukan pada suhu yang dikontrol atau
pada suhu subambient, adalah untuk mentransfer analit dari matriks padat ke
fase cair secara kimiawi, oleh Difusi dan osmosis (tergantung pelarut yang
digunakan), dan secara fisik (karena gradien tekanan negatif antara cairan
tersebut ke dalam fase padat dan larutan).
 Dengan hati-hati mengendalikan kombinasi matriks pelarut/padatan dan sesuai
pemrograman siklus tekanan, masing-masing efek di atas yang disebutkan dapat
ditingkatkan terhadap yang lain. Hal ini memungkinkan peningkatan selektivitas
ekstraksi sehubungan dengan analit yang dipilih.
 Lebih jauh lagi, kemungkinan untuk beroperasi pada suhu kamar atau pada suhu
subambient sangat mengurangi stres termal seperti dalam kasus Likopen.
Dengan mengulangi siklus ini berkali-kali, pengeluaran lengkap matriks padat
dapat diperoleh dalam waktu singkat dan dengan perolehan analit tinggi di fase
cair (17, 18).

15. In the first case, low-purity lycopene was obtained because of the presence of other
carotenoids (such as -carotene and lutein) in the extract. On the contrary, washing the
column with methanol before dissolving the residue with acetone allowed the recovery of
lycopene at more than 98% (w/w) purity. In Figure 2, a typical HPLC chromatogram of the
extract is presented; under these chromatographic conditions, the retention time for
lycopene was about 16 min.
Figure 2. Chromatogram of 0.1 mg/mL
purified lycopene extract in CH2Cl2.
Mobile phase gradient: up to 3 min H2O
100%; time 20 min, CH3CN 100%. Flow
rate: 1 mL/min. Diode array detector at
474.0 nm

16.  C6-C7 and C6′-C7′ (Figure 1). Proses ekstraksi ini dapat dengan
mudah diperbesar menjadi aplikasi industri untuk produksi kelas
kemurnian sangat tinggi (98%) lycopene, dimana permintaan
terus-menerus meningkat.
 Lycopene diperoleh ditandai menggunakan NMR dan spektrometri
massa.
 Pergeseran kimia dilaporkan dalam ppm dan sinyal CHCl3 (7.26
ppm untuk 1H) dan CDCl3 (77.23 ppm untuk 13C) digunakan
sebagai standar referensi internal;
sinyal yang dihubungkan
sebagai berikut: 1H NMR (CDCl3, ppm) 6.68-6.13 (14 H, m),
5.954 (2 H, d, J) 10.9 Hz), 5.111 (2 H, BS), 2.114 (8 H, bs),
1.969 (12 H, s), 1.820 (6 H, s), 1.690 (6 H, s), 1.616 (6 H, s).
 Nilai konstan coupling sinyal yang berpusat di 5.954 ppm untuk
suatu konfigurasi trans di sekitar ikatan ganda parsial, seperti di
antara C6-C7 dan C6′-C7′ (gambar 1).

17. Table 1. Lycopene Recovery (mg/kg) of Tomato Byproducts Using Tap
and Deionized Water at Different Values of the Extraction Time
lycopene content (mg/kg)
Sample
deionized water
(4 h)
tap water
tap water
tap water
tap water
(4 h)
(2 h)
(6 h)
(8 h)
1
2.3
3.2
1.5
2.6
2.5
2
3.4
3.0
1.9
2.8
3.2
3
2.7
3.5
1.1
2.5
3.3
4
1.9
1.5
0.9
1.4
1.6
5
2.8
3.9
2.1
2.9
3.5
6
1.7
1.7
1.2
1.8
1.8
7
2.9
2.5
1.8
2.4
2.6
8
3.9
3.6
1.8
2.9
3.5
9
2.2
2.0
1.4
1.7
1.9
10
2.6
2.9
1.5
2.0
2.8

18. Table 2. Lycopene Recovery (mg/kg) from Tomato Byproducts Using
Tap and Deionized Water at the Optimum Extraction Time of 4 h
sample
deionized water
tap water
1
2.3
3.2
2
3.4
3.0
3
2.7
3.5
4
1.9
1.5
5
2.8
3.9
6
1.7
1.7
7
2.9
2.5
8
3.9
3.6
9
2.2
2.0
10
2.6
2.9

19.  Tabel 1 menunjukkan perolehan likopen dari produk samping
tomat menggunakan air deionisasi pada waktu ekstraksi
yang berbeda, sementara pada Tabel 2 suatu perbandingan
dari likopen yang dicapai (mg/Kg) pada air kran dan
deionisasi, pada waktu ekstraksi yang optimum 4 jam,
ditunjukkan.
Perolehan tertinggi, sekitar 2.6 mg (rata-rata nilai) lycopene /kg
tomat diperoleh setelah 4 h waktu ekstraksi.
Pada skala laboratorium dengan menggunakan Extractor Naviglio
500 mL, sekitar 0,5 mg Likopen murni diperoleh dari 200 g limbah
tomat dalam 4 jam waktu ekstraksi, dan perolehan sekitar 10%
(w/w) sehubungan dengan 20±3 mg/kg bahan baku (rata-rata 10
sampel dianalisis) diperoleh dengan menggunakan ekstraksi
tradisional.

20. Gambar 3: ion positif pengamatan penuh ESI-MS dari ekstrak
likopen pada (a) 10 V, (b) 20 V, dan (c) voltase cone 30 V .

21.  Lycopene kemurnian tinggi yang diperoleh akan diteliti
dengan VIS spectrophotometry untuk menentukan koefisien
penyerapan molar mempertimbangkan reproduktibilitas
minimal dari koefisien penyerapan molar untuk lycopene
dilaporkan dalam literatur yang dapat dikaitkan dengan fakta
bahwa hal ini tidak mudah untuk mendapatkan molekul ini
pada kemurnian yang cukup tinggi.
 Gambar 3 melaporan spektrum likopen pada 303 k pada
CHCl3; maksimum Koefisien eliminasi (log ε=5,15) muncul di
483.6 nm.
 Spektrum solusi diklorometana disajikan persis eliminasi yang
sama seperti di gambar 3, tapi itu menunjukkan pergeseran
sift hypsochromic lemah, dengan maksimum penyerapan di
480.2 nm.

22. Gambar 4: Spektrum tampak dari ekstrak likopen dimurnikan
pada CHCL3. Temperatur: 303 K. kecepatan pengamatan: 100
nm/min. Lebar pita: 2 nm.

23.  Kemurnian terbaik diperoleh untuk lycopene adalah sekitar 9095%, kemurnian tinggi lycopene didapat bisa membuat proses
yang
sangat
menarik,
dan
produk
murni
diperoleh
menjadikannya mungkin untuk sangat berguna, pada dosis
diketahui, sebagai obat dan tidak hanya sebagai integrator
makanan.
 Pada skala semi industri, lycopene 98% diperoleh dengan
menggunakan prosedur yang disajikan di sini dapat dijual di
sekitar 1/10 dari harga komersial saat ini.
 Selain itu, proses ini menghasilkan produk samping yang
dibuang, karena hanya air, yang dapat juga diperoleh dengan
filtrasi dan penggunaan ulang, digunakan dalam jumlah besar;
limbah tomat yang dikeluarkan setelah ekstraksi dapat dengan
mudah kering tanpa degradasi cukup besar dan mungkin
digunakan dalam pertanian atau sebagai makan hewan.
 Jumlah pelarut organik yang digunakan dalam proses
pemurnian (misalnya, metanol dan aseton) diabaikan dan tidak
berkompromi keuntungan ekonomikal dan kepentingan seluruh
proses.

24. THANK YOU