Perpustakaan Digital ITB

Hidrogel berbasis biopolimer menawarkan peluang strategis dalam pengembangan pangan fungsional karena sifatnya yang biokompatibel, kemampuannya menyerap air, serta potensinya sebagai matriks penghantaran senyawa bioaktif. Di tengah meningkatnya kebutuhan akan produk pangan yang tidak hanya bernilai gizi tetapi juga memiliki efek fisiologis tambahan, glukomanan dari umbi Amorphophallus muelleri Blume (porang) menawarkan prospek yang sangat menjanjikan. Tantangan utamanya terletak pada variasi kualitas bahan baku, mekanisme pembentukan jejaring hidrogel yang memerlukan kontrol presisi, serta kemampuan matriks untuk mempertahankan stabilitas bioaktif alami. Penelitian ini menyajikan suatu strategi terpadu yang mencakup optimasi ekstraksi glukomanan, sintesis hidrogel melalui mekanisme Freeze–Thaw (FT), rekayasa jejaring fisik–ionik–ganda, serta pemuatan ekstrak temulawak untuk menghasilkan sistem penghantaran bioaktif yang stabil, fungsional, dan berpotensi diaplikasikan pada produk pangan modern. Tiga metode ekstraksi diuji secara komprehensif, dan metode multi-tahap etanol menghasilkan glukomanan berkadar tinggi dengan kandungan abu serta kalsium oksalat terendah, viskositas larutan tertinggi, struktur morfologi granula yang lebih seragam dan pola kristalinitas yang konsisten sesuai hasil FTIR dan XRD. Glukomanan ini kemudian digunakan sebagai prekursor utama untuk sintesis hidrogel melalui mekanisme FT. Optimasi proses dilakukan menggunakan desain Box–Behnken yang dikombinasikan dengan model pembelajaran mesin (Gradient Boosting, AdaBoost, dan kNN). Hasilnya menunjukkan bahwa konsentrasi glukomanan, durasi pembekuan, dan jumlah siklus FT merupakan parameter dominan yang menentukan ukuran pori, derajat pengembangan, dan kekuatan mekanik hidrogel. Model statistik menunjukkan kecocokan sangat baik (R² 0,95–0,99), sementara integrasi pembelajaran mesin meningkatkan akurasi prediksi terutama untuk variabel respons yang sangat nonlinear, seperti diameter pori. Variasi jejaring kemudian dianalisis melalui pembentukan tiga tipe matriks: jejaring fisik, jejaring ionik berbasis sodium tripolyphosphate, dan jejaring ganda yang mengombinasikan keduanya. Jejaring tunggal fisik/single network (SN-Fisik) menampilkan pori yang saling terhubung dengan kapasitas pengembangan tinggi karena dominasi ikatan hidrogen. Jejaring tunggal ionik/single network (SN-Ionik) memperlihatkan struktur yang lebih rapat akibat kolaps, derajat pengembangan lebih rendah, dan tekstur yang lebih lembut. Sementara itu, jejaring ganda/double network (DN) menunjukkan stabilitas paling baik, pori lebih teratur, ketahanan mekanik lebih tinggi, dan respons pengembangan yang lebih terkendali. Hasil SEM, FTIR, Raman, dan XRD menunjukkan reorganisasi molekuler dan perubahan kristalinitas yang konsisten dengan mekanisme pembentukan masing-masing jejaring. Fungsionalisasi hidrogel dilakukan melalui pemuatan ekstrak temulawak (Curcuma xanthorrhiza Roxb) sebagai sumber senyawa bioaktif yang memiliki aktivitas antioksidan dan antibakteri. Interaksi non-kovalen antara gugus hidroksil glukomanan dan senyawa bioaktif terdeteksi melalui pergeseran vibrasi pada spektrum FTIR dan Raman. Pemuatan ekstrak terbukti memodifikasi sifat hidrogel, terutama pada morfologi pori, kekuatan gel, dan kapasitas pengembangan. Uji pelepasan menunjukkan profil pelepasan terkontrol, di mana kecepatan difusi dipengaruhi oleh densitas jejaring fisik–ionik dan struktur pori internal. Aktivitas antioksidan dan antibakteri meningkat signifikan setelah pemuatan ekstrak, sementara uji biokompatibilitas in vitro menunjukkan respons yang tetap aman. Analisis fakta nutrisi mengungkap bahwa hidrogel glukomanan–temulawak memiliki kadar air tinggi, karbohidrat, protein dan lemak pada kadar sangat rendah, natrium minimal, serta nilai energi 165,36 kkal per 100 g. Profil ini konsisten dengan karakteristik bahan pangan rendah energi dan mendukung kelayakannya sebagai agen pembawa bioaktif untuk produk pangan fungsional. Penelitian ini menunjukkan bahwa integrasi antara optimasi ekstraksi, rekayasa jejaring hidrogel, dan fungsionalisasi bioaktif mampu menghasilkan platform hidrogel glukomanan– temulawak yang stabil, aman, memiliki aktivitas biologis yang meningkat, dan berpotensi kuat untuk diaplikasikan dalam pengembangan pangan fungsional berbasis biomaterial lokal Indonesia.