Analisis gelatin pada permen lunak (soft candy) menggunakan kemometrik berbasis FTIR

INDONESIA:

Gelatin merupakan protein hasil hidrolisis kolagen yang banyak digunakan dalam industri pangan, farmasi, dan kosmetik yang berperan sebagai pengental, penstabil, dan pembentuk gel. Salah satu produk pangan yang banyak menggunakan gelatin adalah permen lunak (soft candy), karena gelatin berperan dalam membentuk tekstur kenyal dan elastis yang khas. Permen lunak banyak dikonsumsi oleh berbagai kalangan, terutama anak-anak dan remaja, sehingga perlu diperhatikan aspek keamanan dan kehalalan bahan penyusunnya. Gelatin dapat berasal dari berbagai sumber hewan seperti sapi dan babi yang menimbulkan isu kehalalan pada produk pangan. Penelitian ini bertujuan untuk menganalisis dan membedakan sumber gelatin pada permen lunak berbasis spektroskopi FTIR yang dikombinasikan dengan analisis multivariat dan menentukan kadar gelatin permen lunak menggunakan spektrofotometer UV-Vis.
Kadar gelatin ditentukan menggunakan metode Biuret pada panjang gelombang 568 nm dengan larutan standar gelatin sapi dan babi. Pada sampel PS1, PS2, PS3, PS4, PB5, PB6, dan, PB7 menghasilkan kadar gelatin sebesar 289 ppm, 186 ppm, 159 ppm, 331 ppm, 69 ppm, dan 338 ppm. Hasil tersebut berbeda nyata dengan nilai p≤0,05. Sementara itu, profil spektrum gelatin dianalisis menggunakan FTIR menghasilkan gugus fungsi yang mirip sehingga diolah menggunakan analisis multivariat Principal Component Analysis (PCA). Hasil PCA menunjukkan bahwa score plot memiliki nilai sebesar 99,3% dengan nilai PC1 sebesar 98,8% dan PC2 sebesar 0,5% sehingga PCA mampu mewakili 99,3% variansi data.
Analisis Orthogonal Partial Least Square Discriminant Analysis (OPLSDA) dilakukan untuk mengidentifikasi gugus fungsi pembeda antara gelatin sapi dan babi. Terdapat gugus fungsi penciri penciri pada masing-masing kelompok gelatin. Kelompok gelatin babi memiliki gugus fungsi gugus fungsi N–H stretching dan O–H pada 3309 cm⁻¹, gugus fungsi C=O stretching pada 1644 cm⁻¹, gugus fungsi C-O stretching pada bilangan gelombang 1024 cm-1, dan gugus fungsi =C-H aromatik pada bilangan gelombang 1000 cm-1. Sementara itu, kelompok gelatin sapi memiliki gugus fungsi N–H bending dan C–N stretching pada bilangan gelombang 1490 cm⁻¹ serta gugus fungsi C–H stretching pada 2800 cm⁻¹. Nilai permutasi tertinggi untuk R2Y sebesar 0,967 dan Q2 sebesar 0,956. Kombinasi FTIR dan kemometrik telah terbukti mampu membedakan sumber gelatin sapi dan gelatin babi secara efektif berdasarkan gugus fungsi pencirinya.

ENGLISH:

Gelatin is a protein derived from the hydrolysis of collagen that is widely used in the food, pharmaceutical, and cosmetics industries as a thickener, stabilizer, and gelling agent. One food product that uses a lot of gelatin is soft candy, because gelatin plays a role in creating its characteristic chewy and elastic texture. Soft candy is widely consumed by various groups, especially children and teenagers, so the safety and halal status of its ingredients must be considered. Gelatin can be derived from various animal sources, such as cattle and pigs, which raises halal concerns regarding food products. This study aims to analyze and distinguish the sources of gelatin in soft candies using FTIR spectroscopy combined with multivariate analysis and to determine the gelatin content of soft candies using a UV-Vis spectrophotometer.
The gelatin content was determined using the Biuret method at a wavelength of 568 nm with standard solutions of bovine and porcine gelatin. Samples PS1, PS2, PS3, PS4, PB5, PB6, and PB7 yielded gelatin contents of 289 ppm, 186 ppm, 159 ppm, 331 ppm, 69 ppm, 338 ppm respectively. These results differed significantly with a p-value ≤ 0.05. Meanwhile, the gelatin spectrum profiles were analyzed using FTIR, yielding similar functional groups, so they were processed using Principal Component Analysis (PCA). The PCA results showed that the score plot had a value of 99,3%, with PC1 at 98,8% and PC2 at 0,5%, meaning that PCA was able to account for 99,3% data variance.
Orthogonal Partial Least Squares Discriminant Analysis (OPLSDA) was performed to identify distinguishing functional groups between bovine and porcine gelatin. Distinctive functional groups were found in each gelatin group. The pork gelatin group has N–H stretching and O–H functional groups at 3309 cm⁻¹, C=O stretching at 1644 cm⁻¹, C–O stretching at 1024 cm⁻¹, and aromatic =C–H at 1000 cm⁻¹. Meanwhile, the bovine gelatin group exhibits N–H bending and C–N stretching functional groups at 1490 cm⁻¹ and C–H stretching at 2800 cm⁻¹. The highest permutation values were 0.967 for R2Y and 0.956 for Q2. The combination of FTIR and chemometrics has proven capable of effectively distinguishing between bovine and porcine gelatin sources based on their characteristic functional groups.

ARAB:

الجيلاتين هو بروتين ناتج عن تحلل الكولاجين يستخدم على نطاق واسع في صناعات الأغذية والأدوية ومستحضرات التجميل، ويعمل كمكثف ومثبت وجل. أحد المنتجات الغذائية التي تستخدم الجيلاتين كثيرا هو الحلوى الطرية، لأن الجيلاتين يلعب دورا في تكوين ملمس مطاطي ومرن مميز. الحلوى الطرية تستهلك على نطاق واسع من قبل مجموعات مختلفة، خاصة الأطفال والمراهقين، لذا من الضروري الانتباه إلى جوانب السلامة والحلال للمكونات. يمكن أن يأتي الجيلاتين من مصادر حيوانية متنوعة مثل الأبقار والخنازير، مما يثير مشكلة المنتجات الغذائية الحلالة. تهدف هذه الدراسة إلى تحليل وتمييز مصدر الجيلاتين في الحلوى اللينة بناء على مطيافية FTIR مع التحليل متعدد المتغيرات وتحديد محتوى الجيلاتين في الحلوى الطرية باستخدام مطياف UV-Vis.
تم تحديد مستويات الجيلاتين باستخدام طريقة بيوريه عند طول موجي ٨٦٥ نانومتر باستخدام محلول قياسي من جيلاتين البقر والخنازير. في عينات PS1، PS2، PS3، PS4، PB5، PB6، وPB7، تم إنتاج محتوى جيلاتين بنسبة٤٤٢ جزء في المليون,٩٨٢ جزء في المليون,٦٨١ جزء في المليون,٩٥١ جزء في المليون,١٣٣ جزء في المليون,٩٦ جزء في المليون,٧٣٣ جزء في المليون .تختلف هذه النتائج بشكل كبير عن قيمة p≤0.05. وفي الوقت نفسه، تم تحليل ملف طيف الجيلاتين باستخدام FTIR مما أدى إلى تجمعات وظيفية متشابهة بحيث تمت معالجته باستخدام تحليل المكونات الرئيسية متعددة المتغيرات (PCA). تظهر نتائج تحليل التحليل أن مخطط الدرجات له قيمة ٣٫٩٩٪ مع قيمة PC1 تبلغ ٨٫٨٩٪ وPC2 بنسبة ٥٫٠٪، بحيث يمكن لتحليل التقييم أن يمثل ٣٫٩٩٪ تباين البيانات.
تم إجراء تحليل التمييز الجزئي المتعامد لأقل تربيع (OPLSDA) لتحديد المجموعات الوظيفية المميزة بين جيلاتين البقر والخنازير. هناك مجموعات وظيفية مميزة في كل مجموعة جيلاتين. مجموعة جيلاتين الخنزير لديها المجموعة الوظيفية لمجموعات التمدد N–H ومجموعة دوال O–H عند ٩٠٣٣ سم⁻١، ومجموعة دوال التمدد C=O عند ٤٤٦١ سم⁻١، ومجموعة دوال التمدد C-O عند ٤٢٠١ سم-١ طول موجي، ومجموعة دوال C-H العطرية عند ٠٠٠١ سم-١ طول موجي. وفي الوقت نفسه، كانت مجموعة جيلاتين البقر تحتوي على مجموعتي الانحناء N–H ودوال التمدد C–N عند ٠٩٤١ سم⁻١ ومجموعة دالة التمدد C–H عند ٠٠٨٢ سم⁻١. أعلى قيم التبديل ل R2Y كانت ٧٦٩٫٠ وQ2 ٦٥٩٫٠. لقد ثبت أن الجمع بين FTIR والقياسات الكيميائية قادر على التمييز بفعالية بين مصدر جيلاتين البقر وجيلاتين الخنازير بناء على مجموعاتهما الوظيفية المميزة.