Untuk memitigasi potensi toksisitas yang terkait dengan fungsionalisasi kimia nanoselulosa, penelitian ini mengusulkan penggunaan protein yang dapat dimakan, khususnya natrium kaseinat (Na-Sc), sebagai agen fungsionalisasi selama sintesis nanoselulosa amfifilik. Natrium kaseinat, diproduksi melalui penambahan natrium hidroksida ke asam kasein, telah banyak digunakan sebagai pembawa bebas lipid untuk enkapsulasi, perlindungan, dan pengiriman komponen bioaktif [9]. Sifat amfifilik dan struktur kaseinat yang tidak teratur memungkinkan penyerapannya secara cepat ke permukaan tetesan minyak, mencegah flokulasi dan penggabungan. Namun, rendahnya cakupan kaseinat pada permukaan tetesan minyak mungkin tidak memfasilitasi akumulasi senyawa aktif (misalnya antioksidan) pada antarmuka minyak-air. Selain itu, emulsi yang distabilkan protein menunjukkan ketidakstabilan terhadap berbagai tekanan lingkungan (misalnya suhu dan kondisi asam)

Oleh karena itu, integrasi protein kaseinat dengan polisakarida alami sangat bermanfaat mengingat sifat kooperatifnya untuk stabilisasi yang lebih baik dalam sistem emulsi minyak-air dengan mengurangi tegangan antar muka, serta meningkatkan ketebalan lapisan adsorpsi di sekitar butiran lemak. Penelitian ini bertujuan untuk mengembangkan pengemulsi Pickering berbasis alami dan aman dari nanoselulosa menggunakan pendekatan berkelanjutan dalam kondisi yang lebih ringan dan proses dengan pembentukan limbah nol. Nanoselulosa turunan kulit manggis selanjutnya dibuat melalui metode hidrolisis hijau menggunakan organokatalis asam α-hidroksi (asam askorbat), dimana asam organik yang digunakan lebih ramah lingkungan dibandingkan asam anorganik (misalnya H2SO4, HCl, HNO3, H3PO3 ,HBr, dll.) Selanjutnya, pengemulsi Pickering berbasis bio, nanoselulosa turunan kulit manggis yang dicangkokkan natrium kaseinat dibuat melalui pendekatan asetilasi. Sifat fisikokimia dari pengemulsi Pickering diselidiki lebih lanjut dalam hal morfologi permukaan, ukuran partikel, kelompok fungsi kimia permukaan, dan cakupan permukaan natrium kaseinat. Selain itu, emulsi berbahan dasar minyak, yaitu emulsi air dalam minyak (W/O) dengan rasio W/O 40:60, dibuat dan distabilkan menggunakan pengemulsi Pickering yang telah disiapkan (dengan konsentrasi Na–Sc yang berbeda). Rasio ini terdiri dari 40 % pelarut polar (seperti air) dan 60 % pelarut nonpolar (seperti senyawa berbasis organik atau bioaktif). Emulsi dengan rasio W:O 40:60 umumnya digunakan dalam formulasi produk dengan tekstur lebih ringan dan cair, termasuk bumbu dan saus, perawatan kulit, produk kosmetik, produk perawatan kebersihan, dan obat-obatan farmasi [11-13]. Stabilitas emulsi air-minyak, lokasi partikel, reologi antarmuka, dan profil mikrostruktur emulsi Pickering diselidiki.

Agen hidrolisis asam yang lebih hijau (asam askorbat) berhasil diadopsi untuk pembuatan nanoselulosa turunan kulit manggis (NC-L), yang selanjutnya dimodifikasi permukaannya dengan protein susu (natrium kaseinat) untuk aplikasi sebagai pengemulsi Pickering terbarukan (NC-S) . Di antara pengemulsi NC-S Pickering yang disiapkan dengan konsentrasi protein Na–Sc yang berbeda (1,5, 3,0, dan 4,0 % b/v), emulsi berbasis minyak (3,0LN-E) dengan rasio W/O 40:60 distabilkan oleh 3.0NC-S menunjukkan stabilitas emulsi optimal selama lebih dari 3 bulan. Selain itu, 3.0LN-E menunjukkan indeks kriming yang rendah dengan jaringan yang tersebar dengan baik antara minyak-pengemulsi pemetik air, sementara menunjukkan profil reologi yang lebih baik di bawah tekanan. Selain itu, Emulsi 3.0LN yang optimal memberikan profil reologi yang sebanding dengan mentega putih komersial, menjadikannya alternatif potensial dengan asupan kalori lebih rendah dan serat makanan untuk meningkatkan masalah kesehatan. Karena 3.0LN-E menunjukkan stabilitas koloid terbaik untuk emulsi W/O, sifat mikrostruktur optimal 3.0NC-S dipelajari lebih lanjut. Adanya struktur kristal melalui XRD menunjukkan bahwa nanoselulosa yang berasal dari kulit manggis merupakan nanokristal selulosa, dimana baik NC-L maupun 3.0NC-S menunjukkan struktur kristal selulosa tipe I beta. NC-L dan 3.0NC-S menghasilkan indeks kristalinitas yang tinggi masing-masing sebesar 65,32 dan 65,14 %, dibandingkan dengan biomassa mentah dan selulosa yang diekstraksi. Profil morfologi menunjukkan bahwa nanoselulosa turunan manggis (NC-L) dan nanoselulosa cangkok natrium kaseinat (NC-S) hadir sebagai partikel bulat tanpa perubahan struktur permukaan setelah proses modifikasi permukaan. Baik NC-L maupun NC-S menunjukkan adanya partikel berukuran nano, dengan diameter berkisar 11,27 ± 0,50 nm dan panjang 11,76 ± 0,46 nm; dan 14,26 ±4,60 nm dan panjang masing-masing 14,96 ± 4,94 nm. Selain itu, peningkatan ukuran partikel dari NC-L menjadi 3.0NC-S mengkonfirmasi adsorpsi protein (kaseinat) dengan konsentrasi protein permukaan 2,82 × 10 15 mg/m2. Temuan ini didukung oleh adanya kandungan nitrogen (1 %, 0,0159 mg) dari analisis CHN, serta fungsi nitroso dari FTIR yang menunjukkan adanya gugus kaseinat yang tercangkok pada permukaan nanoselulosa.

Link Asli Paper

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0141813023055952?via%3Dihub