Sifat Asam-Basa (pH) & Pigmen Pangan Sulap Warna Bunga Telang dan Kubis Ungu: Pergeseran Struktur Kimia Antosianin Akibat Perubahan pH Lingkungan
Jakartahits.id – Penulis: Mahasiswa Ilmu Gizi, Universitas Esa Unggul (Dinda Amelia Putri, Riyanti Rahma Aulia, Syafira Ramadhani, Syadzwina Aliyyah Rasyiqah, dan Fathiya Nasywa Khairissa). Tugas PBL Mata Kuliah Kimia Dasar (Gizi). Dosen Pengampu: Dr. Reza Fadhilla, S.TP, M.Si.
PENDAHULUAN
Perubahan warna pada bahan pangan merupakan fenomena yang sering dijumpai dalam kehidupan sehari-hari, maupun pada produk minuman dan makanan yang dijual secara komersial. Salah satu contohnya adalah teh bunga telang yang semula berwarna biru cerah dapat berubah menjadi ungu kemerahan setelah ditambahkan perasan jeruk nipis. Fenomena serupa juga terlihat pada kubis ungu yang berubah menjadi merah ketika dimasak bersama cuka atau menjadi kebiruan hingga kehijauan apabila bercampur dengan bahan yang bersifat basa, seperti soda kue.
Perubahan warna tersebut merupakan reaksi kimia sederhana yang dapat diamati secara langsung dalam aktivitas memasak sehari-hari, meskipun mekanisme yang mendasarinya jarang dipahami secara mendalam oleh masyarakat awam. Bunga telang dan kubis ungu sama-sama mengandung pigmen alami yang disebut antosianin, senyawa yang juga ditemukan pada berbagai jenis tanaman yang dibudidayakan di kebun atau lahan intensif seperti ubi jalar ungu dan anggur, serta kemunculan warna merah, ungu, hingga biru pada bahan-bahan tersebut (Saputri et al., 2023).
Sebagai contoh, mencampurkan bahan berpigmen antosianin dengan bahan yang bersifat asam maupun basa merupakan kebiasaan yang cukup umum dijumpai dalam pengolahan pangan masyarakat. Penambahan air jeruk nipis pada seduhan bunga telang, misalnya, telah menjadi variasi penyajian minuman yang cukup populer karena menghasilkan efek gradasi warna yang menarik secara visual. Sedangkan, antosianin pada bunga telang dan kubis ungu memiliki rentang respons warna yang jauh lebih luas, yaitu setidaknya empat hingga lima gradasi warna berbeda bergantung pada tingkat kesamaan atau kebasaan lingkungannya.
Karakteristik inilah yang mendorong untuk mengkaji potensi kedua bahan pangan sebagai kandidat indikator pH alami, sebagai alternatif terhadap indikator sintetis seperti fenolftalein yang meskipun memiliki akurasi tinggi, tergolong relatif mahal dan kurang ramah lingkungan apabila limbahnya tidak dikelola dengan baik. Informasi ini disusun untuk menguraikan mekanisme terjadinya perubahan warna pada tataran struktur molekul, meluruskan sejumlah miskonsepsi yang berkembang di masyarakat pada fenomena ini, serta memaparkan implikasi gizi dan rekomendasi praktis dalam pengolahan serta penyimpanan bahan pangan berantosianin agar manfaatnya tetap optimal.
TINJAUAN MISKONSEPSI
Anggapan bahwa perubahan warna yang muncul secara tiba-tiba setelah penambahan jeruk nipis atau cuka merupakan indikasi bahwa produk pangan tersebut telah mengalami kerusakan atau kontaminasi oleh zat berbahaya. Berdasarkan tinjauan mekanisme kimianya, perubahan warna tersebut justru menunjukkan bahwa pigmen antosianin masih aktif secara struktural melalui reaksi protonasi-deprotonasi yang reversibel (Maulana & Damhuri, 2026), yang mengindikasikan bahwa senyawa bioaktif di dalamnya belum sepenuhnya mengalami degradasi.
Persepsi bahwa warna biru cerah pada seduhan bunga telang berasal dari penambahan pewarna sintesis, mengingat warna biru relatif jarang dijumpai secara alami pada produk minuman. Berdasarkan bukti ilmiah yang tersedia, warna biru tersebut sesungguhnya murni dihasilkan oleh struktur kimia antosianin bunga telang pada kondisi pH mendekati netral (Aprilliani et al., 2022), tanpa memerlukan penambahan bahan pewarna buatan.
Yang bersifat paling mendasar, adalah kecenderungan menyamakan seluruh fenomena pada warna pada bahan pangan dengan reaksi pencoklatan (browning) atau oksidasi, sebagaimana yang teramati pada buah apel atau pisang yang menghitam setelah dikupas. Perlu ditegaskan bahwa mekanisme perubahan warna antosianin akibat pH berbeda secara fundamental dengan reaksi pencoklatan enzimatis yang melibatkan aktivitas enzim polifenol oksidase. Perubahan warna antosiainin bersifat reversible dan semata-mata disebabkan oleh pergeseran struktur molekul akibat penambahan atau pelepasan ion hidrogen, bukan oleh kerusakan oksidatif yang bersifat permanen (Handayani et al., 2024).
Yang cenderung luput dari perhatian, adalah keyakinan bahwa setiap pigmen alami akan menunjukkan perubahan warna secara seragam dan selalu sesuai dengan teori ideal yang tercantum dalam literatur. Padahal, hasil pengujian eksperimental memperlihatkan bahwa ketika pigmen alami diaplikasikan pada larutan komersial di dunia nyata seperti minuman berkarbonasi maupun deterjen cair responsnya seringkali menyimpang dari pola linear yang diharapkan. Penyimpangan ini muncul akibat sejumlah faktor pengganggu, antara lain interferensi matriks zat aditif dalam produk, efek pengenceran larutan, serta perbedaan konsentrasi ekstrak indikator yang digunakan (Maulana & Damhuri, 2026). Dengan kata lain, kepekaan antosianin terhadap perubahan pH tidak dapat serta-merta dianggap sebagai penanda yang selalu presisi, melainkan hasil pembacaannya tetap bergantung pada kondisi spesifik lingkungan pengujian.
Miskonsepsi tersebut penting untuk diluruskan, mengingat antosianin merupakan senyawa fungsional yang memberikan manfaat kesehatan sebagai agen antioksidan. Oleh karena itu, pemahaman masyarakat mengenai cara pengolahan yang tepat menjadi krusial agar manfaat fungsional tersebut tidak hilang akibat kesalahpahaman terhadap fenomena perubahan warnanya.
PEMBAHASAN KIMIAWI
Antosianin adalah golongan pigmen flavonoid yang larut dalam air dan tersusun atas inti dasar berupa kation flavylium (2-fenilbenzopirilium) yang terikat pada gugus gula (glikosida) serta gugus hidroksil (-OH) pada beberapa posisi cincin aromatiknya. Pada bunga telang, antosianin dominan berupa turunan delfinidin yang disebut ternatin, sedangkan pada kubis ungu antosianin dominan adalah turunan sianidin (Handayani et al., 2024). Perbedaan gugus substituen inilah yang membuat kedua tanaman memiliki nuansa warna dasar yang sedikit berbeda meski sama-sama tergolong antosianin.
Pada bunga telang, pigmen antosianin dominan berupa ternatin, senyawa turunan delfinidin yang secara spesifik bertanggung jawab atas warna biru khas yang jarang dijumpai secara alami pada tumbuhan lain (Handayani et al., 2024). Penelitian yang sama menemukan bahwa kadar antosianin pada bunga telang segar (551,063 mg/L) jauh lebih tinggi dibandingkan bunga telang kering (217,086 mg/L) yang diekstraksi dengan metode maserasi selama 72 jam menggunakan pelarut metanol, menunjukkan bahwa proses pengeringan turut memengaruhi kandungan pigmen aktif yang tersedia untuk bereaksi terhadap perubahan pH. Pengujian lebih lanjut pada rentang pH 1 hingga 14 mengonfirmasi tingkat sensitivitas ternatin yang tinggi terhadap variasi keasaman lingkungan, memperkuat potensinya sebagai indikator pH alami yang andal (Handayani et al., 2024).
Yang membuat antosianin unik dibanding pigmen lain seperti klorofil (hijau) atau karotenoid (oranye-kuning) adalah kepekaannya yang luar biasa terhadap perubahan pH lingkungan. Hal ini terjadi karena struktur molekul antosianin memiliki banyak gugus yang dapat menerima atau melepaskan proton (H⁺) tergantung tingkat keasaman larutan di sekitarnya.
Penelitian yang dilakukan oleh Aprilliani et al., 2022 melalui metode ekstraksi maserasi terhadap bunga telang melaporkan konsentrasi antosianin sebesar (121,90±1,67 mg/L), yang secara signifikan lebih tinggi dibandingkan dengan konsentrasi antosianin pada ekstrak bit (44,09±1,00 mg/L) yang diuji dengan metode yang sama. Pengujian ekstrak tersebut pada rentang pH 1 hingga 12 menunjukkan pola pergeseran warna yang sistematis, yaitu warna pink pada pH 1-3, berubah menjadi ungu ke biru pada pH 4-10, biru gelap pada pH 11, dan mengalami perubahan signifikan menjadi kuning gelap pada pH 12 (Aprilliani et al., 2022).
Pola pergeseran tersebut sejalan dengan mekanisme kesetimbangan protonasi-deprotonasi sebagai berikut:
AH⁺ (pink, pH asam) + H2O ⇌ A (ungu-biru, pH netral) + H3O+
Pada kondisi asam kuat, konsentrasi ion H+ yang tinggi menyebabkan molekul antosianin berada dalam bentuk kation flavylium (AH+) yang terprotonasi secara penuh, sehingga menghasilkan warna pink. Seiring peningkatan pH menuju kondisi netral, terjadi pelepasan satu proton pada gugus hidroksil melalui reaksi deprotonasi, yang menyebabkan perubahan distribusi elektron pada cincin aromatik sehingga warna bergeser menuju ungu-biru (bentuk basa quinoidal, A). Pada kondisi pH yang sangat basa (pH 12), cincin piran dalam struktur antosianin mengalami pembukaan melalui reaksi hidrasi, membentuk struktur rantai terbuka yang dikenal sebagai kalkon (chalcone) dan berwarna kuning, sebagaimana teramati pada hasil pengujian dengan warna “kuning gelap” pada pH 12 tersebut.
Penelitian yang dilakukan oleh Maulana & Damhuri, 2026 menunjukkan mekanisme yang serupa pada sianidin-3 glukosida yang terkandung dalam kubis ungu. Pada kondisi asam, yakni dengan adanya penambahan ion H+ , antosianin membentuk ion flavylium yang berwarna merah atau pink. Sebaliknya, pada kondisi basa dengan adanya penambahan ion OH¯ , Struktur antosionin bertransformasi menjadi bentuk quinoidal yang berwarna hijau atau kebiruan. Secara eksperimental, larutan cuka dapur (asam asetat) secara konsisten menghasilkan respons warna merah/pink tua pada ekstrak kol ungu, yang sesuai dengan prediksi teoretis.
Namun pengujian pada larutan komersial seperti minuman berkarbonasi dan deterjen menunjukkan hasil yang tidak sepenuhnya konsisten dengan teori ideal. Larutan deterjen yang secara teoretis bersifat basa kuat, misalnya, tidak menghasilkan warna hijau sebagaimana yang diperkirakan, yang diduga disebabkan oleh konsentrasi basa yang kurang pekat atau adanya interferensi zat aditif dalam produk komersial tersebut (Maulana & Damhuri, 2026). Temuan ini memberikan implikasi penting, yaitu meskipun prinsip dasarnya merupakan reaksi protonasi-deprotonasi yang relatif sederhana.
Sebagai ilustrasi konseptual untuk memudahkan pemahaman, keempat bentuk struktur antosianin tersebut dapat dianalogikan sebagai variasi konfigurasi molekul yang sama, yang bergantung pada jumlah ion H+ yang berikatan dengannya serupa dengan prinsip kesesuaian antara kunci dan gembok, di mana perubahan bentuk hanya terjadi apabila jumlah dan posisi “kunci” yang berikatan sesuai dengan kondisi lingkungan tertentu. Pada kondisi lingkungan asam dengan konsentrasi ion H+ yang tinggi, molekul berada dalam konfigurasi berwarna merah/pink. Seiring berkurangnya konsentrasi ion H+ pada lingkungan yang semakin basa, molekul mengalami transformasi struktural secara bertahap menuju ungu, biru, hijau, hingga akhirnya kuning pada saat strukturnya sepenuhnya bertransformasi menjadi kalkon.
Kepekaan struktural tersebut menjadi dasar pemanfaatan aplikatifnya: label indikator berbahan ekstrak bunga telang yang diaplikasikan pada kemasan daging sapi terbukti mengalami perubahan warna dari biru (blue) menjadi biru kehijauan (blue green) seiring dengan peningkatan nilai pH daging dari 5,45 menjadi 6,76 selama sembilan jam masa penyimpanan pada suhu 20C°, yang mengindikasikan pergeseran kondisi daging dari kategori segar (pH 5,3-5,9) menuju kategori tidak segar (Aprilliani et al., 2022).
IMPLIKASI GIZI & SOLUSI PRAKTIS
Perubahan struktur kimia antosianin akibat variasi pH bukan sekadar fenomena visual, melainkan berkaitan erat dengan nilai gizi dan fungsi bioaktif senyawa tersebut ketika dikonsumsi. Antosianin telah dikenal luas dalam literatur sebagai senyawa antioksidan yang berperan dalam menangkal radikal bebas di dalam tubuh. Meskipun demikian, kapasitas antioksidan tersebut sangat bergantung pada bentuk struktur molekulnya, dan setiap bentuk struktur memiliki tingkat kestabilan yang berbeda terhadap faktor suhu, cahaya, konsentrasi ekstrak, dan interferensi zat lain dalam larutan.
Bentuk kation flavylium yang dominan pada kondisi asam pada umumnya merupakan konfigurasi paling stabil, sedangkan bentuk kalkon pada kondisi sangat basa cenderung lebih rentan mengalami degradasi lebih lanjut menjadi senyawa yang tidak berwarna. Implikasinya, apabila kubis ungu diolah dalam kondisi basa misalnya menggunakan air dengan kandungan mineral tinggi atau ditambahkan natrium bikarbonat dengan tujuan memperoleh tampilan warna tertentu kandungan kandungan antosianin di dalamnya berpotensi lebih rentan mengalami kerusakan dan kehilangan aktivitas antioksidannya dibandingkan apabila diolah dalam kondisi yang cenderung asam. Temuan bahwa hasil pengujian pada sampel komersial, seperti minuman berkarbonasi dan deterjen, kerap menunjukkan anomali dibandingkan teori ideal (Maulana & Damhuri, 2026) turut menegaskan bahwa faktor konsentrasi, matriks zat tambahan, serta durasi pencampuran memengaruhi tingkat stabilitas pigmen tersebut.
Aplikasi bunga telang sebagai label indikator kesegaran daging (Aprilliani et al., 2022) turut menegaskan pentingnya faktor durasi dan suhu penyimpanan terhadap stabilitas pigmen. Semakin lama bahan pangan disimpan pada suhu ruang, semakin besar pula pergeseran pH lingkungan yang terjadi, sehingga semakin signifikan pula perubahan struktural pada pigmen yang terkandung di dalamnya.
Dari perspektif gizi terapan, intensitas warna pada seduhan bunga telang atau rebusan kubis ungu dapat dijadikan indikator kasar terhadap kuantitas antosianin aktif yang masih tersisa di dalamnya. Semakin pudar dan kusam warna yang teramati, khususnya ke arah cokelat atau hilangnya warna, semakin besar kemungkinan pigmen telah mengalami degradasi dan kehilangan fungsi antioksidannya. Sebaliknya, warna yang masih tajam dan cerah, baik merah muda, ungu, maupun biru, mengindikasikan bahwa struktur molekul antosianin relatif masih utuh dan berpotensi memberikan manfaat kesehatan secara optimal ketika dikonsumsi.
Berdasarkan pemahaman tersebut, berikut disampaikan sejumlah rekomendasi praktis dalam pengolahan dan penyimpanan bahan pangan berantosianin agar nilai gizinya tetap terjaga secara optimal:
1. Penambahan bahan bersifat asam pada proses pengolahan Penambahan air jeruk nipis atau cuka dalam jumlah moderat pada saat merebus kubis ungu atau menyeduh bunga telang dapat membantu mempertahankan struktur antosianin dalam bentuk kation flavylium yang lebih stabil dan memiliki aktivitas antioksidan yang lebih optimal.
2. Pembatasan durasi dan frekuensi pemanasan. Proses pengolahan sebaiknya dilakukan dalam durasi sesingkat mungkin, serta menghindari pemanasan ulang secara berulang, mengingat paparan panas dapat mempercepat proses degradasi yang bersifat ireversibel pada pigmen tersebut.
3. Penyimpanan pada kondisi gelap, sejuk, dan tertutup rapat. Paparan cahaya dan suhu ruang yang tinggi dapat mempercepat proses degradasi antosianin, sehingga disarankan agar ekstrak maupun hasil olahan berbahan bunga telang atau kubis ungu disimpan dalam wadah tertutup di dalam lemari pendingin.
4. Konsumsi segera setelah proses pengolahan. Sebagaimana halnya label indikator kesegaran daging yang mengalami perubahan warna seiring durasi penyimpanan, kandungan antosianin pada bahan pangan juga memiliki manfaat yang paling optimal apabila dikonsumsi tidak lama setelah diolah, dibandingkan disimpan dalam jangka waktu lama pada suhu ruang.
5. Pemanfaatan sifat kepekaan pigmen sebagai media edukasi. Fenomena perubahan warna alami ini dapat dimanfaatkan sebagai sarana sederhana untuk memperkenalkan konsep pH kepada masyarakat umum tanpa memerlukan bahan kimia laboratorium, sekaligus memberikan pemahaman bahwa perubahan warna yang teramati merupakan indikasi aktivitas pigmen, bukan tanda bahaya bagi kesehatan
Dengan menerapkan berbagai langkah stabilitas antosianin pada bunga telang maupun kubis ungu dapat dipertahankan dengan lebih baik sehingga warna alami, aktivitas antioksidan, serta kualitas gizinya tetap optimal. Selain bermanfaat dalam pengolahan pangan, pemahaman mengenai pengaruh pH terhadap antosianin juga dapat meningkatkan kesadaran masyarakat untuk memanfaatkan bahan pangan alami secara lebih tepat dan bernilai fungsional.
KESIMPULAN
Perubahan warna yang teramati pada bunga telang dan kubis ungu ketika bersinggungan dengan bahan bersifat asam maupun basa bukan merupakan fenomena tanpa dasar ilmiah maupun indikasi kerusakan produk, melainkan cerminan langsung dari pergeseran struktur kimia antosianin dari kation flavylium yang berwarna merah pada kondisi pH asam, menuju bentuk quinoidal berwarna ungu-biru pada kondisi pH netral, hingga bentuk kalkon berwarna kuning pada kondisi pH yang sangat basa. Data eksperimental yang diperoleh dari penelitian terhadap bunga telang dan kubis ungu memperkuat validitas mekanisme tersebut, meskipun hasil aplikasinya dalam kondisi nyata dapat dipengaruhi oleh faktor konsentrasi ekstrak maupun matriks zat lain dalam larutan uji. Pemahaman terhadap mekanisme ini penting untuk mencegah kesalahpahaman masyarakat yang memaknai perubahan warna sebagai indikasi bahaya, sekaligus memberikan kesadaran bahwa metode pengolahan dan penyimpanan bahan pangan berantosianin memiliki pengaruh signifikan terhadap tingkat optimalitas manfaat antioksidan yang dapat diperoleh tubuh.
DAFTAR PUSTAKA
Aprilliani, F., Putri Ayuningtyas, L., & Adila Lestari, H. (2022). Bunga Telang (Clitoria ternateaL.) Sebagai Indikator pH dalam Sistem Kemasan Pintar. Agroteknika, 5(2), 87-97.
Handayani, L., Aprilia, S., Arahman, N., & Bilad, M. R. (2024). Anthocyanin Extraction and pH-Modulated Color Alterations in Butterfly Pea Flower (Clitoria ternatea L.). IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, 1359(1).
Maulana, D. A., & Damhuri, D. (2026). REAKSI PERUBAHAN STRUKTUR PIGMEN ANTOSIANIN DAN KURKUMIN PADA KONDISI ASAM BASA. Reaksi Perubahan Struktur Pigmen Antosianin Dan Kurkumin Pada Kondisi Asam Dan Basa, 9(3), 722-735.
Saputri, D. R., Listyadevi, Y. L., Adiwibowo, M. T., Damayanti, D., Auriani, W. A., Fahni, Y., Sanjaya, A., Yusupandi, F., Yuniarti, R., Zega, F. A., & Ikhlas, F. R. (2023). The Effect of Acidity Condition (pH) on The Color Change of Anthocyanin Compound from Butterfly Pea Flower Extract (Clitoria ternatea). Communication in Food Science and Technology, 2(2), 54.
