Yakudza

Makalah Falsafah Sains (PPs 702)

Program Pasca Sarjana / S3

Institut Pertanian Bogor

November 2001

Dosen: Prof Dr Ir Rudy C Tarumingkeng (Penanggung Jawab)

KAJIAN TEKNOLOGI PENGOLAHAN MINYAK SAWIT MENTAH UNTUK PRODUKSI

EMULSIFIER MONO-DIASILGLISEROL DAN KONSENTRAT KAROTENOID

Oleh:

Asriani Hasanuddin

IPN / F 226010051

asri_ipn@yahoo.com

I. PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Kelapa sawit (Elaeis guineensis,jacq.) merupakan komoditi non migas yang telah ditetapkan sebagai salah satu komoditi yang dikembangkan menjadi produk lain untuk ekspor. Produksi kelapa sawit di Indonesia selalu mengalami peningkatan dari tahun ketahun yang saat ini menempati urutan kedua produksi dunia setelah Malaysia. Direktorat Jenderal Perkebunan (1995) memperkirakan produksi minyak sawit pada tahun 2000 mencapai 7.465.000 ton dan pada tahun 2010 Indonesia akan menempati urutan pertama produksi minyak sawit dunia dengan jumlah produksi 12.293.000 ton. Peningkatan produksi akan memberikan dampak yang sangat berarti terhadap pendapatan masyarakat Indonesia pada umumnya khususnya masyarakat petani sawit,jika peningkatan diikuti dengan upaya peningkatan nilai ekonomi minyak sawit melalui peningkatan daya guna yang menghasilkan produk yang bernilai ekonomi relatif tinggi. Karena itu perlu kajian kearah tersebut.

Ekstraksi dan perolehan kembali kandungan karotenoid minyak sawit yang kadarnya berkisara antara 500 dan 1.000 ppm termasuk salah satu upaya peningkatan nilai ekonomi minyak sawit mentah. Hal tersebut disebabkan karena karotenoid bernilai ekoomi relatif tinggi dan dibutuhkan baik dalam industri pangan dan farmasi,maupun dalam industri kosmetik (May,1994). Karotenoid kelompok alfa dan beta karoten berperanan sebagai pencegah defisiensi vitamin A (Muhilal, 1991),pencegah penyakit jantung koroner dan kanker (Iwasaki dan Murakoshi, 1992) serta berperanana menghambat penuaan dini (May, 1994). Hingga kini kebutuhan karotenoid di Indonesia masih impor.

Selain karotenoid, mono-diasilgliserol termasuk produk diversifikasi minyak yang bernilai ekonomi relatif tinggi dan mempunyai prospek pasar yang cukup cerah pada era pasar global. Krog (1990) memprediksi kebutuhan mon dan diasilgliserol sebagai emulsifer pangan pada era pasar global berkisar 132.000 ton/tahun. Mono dan diasilgliserol dalam pengolahan pangan digunakan sebagai emulsifier dalam pembuatan produk-produk pangan berlemak seperti margarin, kacang mentega,roti,biskuit dan eskrim (Mettler dan Seibel, 1995; Igoe dan Hui, 1996). Kebutuhan mono-diasilgliserol dalam negeri saat ini masih impor.

Dengan pertimbangan potensi minyak sawit,nilai ekonomi dan kebutuhan dalam negeri mono-diasilgliserol dan karotenoid, kiranya perlu upaya kajian teknologi pengolahan minyak sawit yang dapat menghasilkan kedua jenis produk tersebut. Salah satu teknik pengolahan yang diharapkan dapat menghasilkan kedua jenis produk adalah penerapan teknik etanolisis suhu ruang menggunakan etanol 95% yang diikuti dengan teknik destilasi vakum tanpa dan dengan perlakuan pendahuluan .

1.2. Tujuan Penelitian

Penelitian ini direncanakan berlangsung selama dua tahun . Untuk tahun pertama (yang dilaporkan ) penelitian bertujuan :

a. Melakukan etanolisis minyak sawit pada berbagai rasio minyak/heksana yang bertujuan untuk menentukan rasio minyak/heksan untuk produksi mono-diasilgliserol

b. Melakukan etanolisis minyak sawit pada berbagai rasio etanol 95%/minyak dan pada berbagai waktu reaksi yang bertujuan untuk menentukan rasio etanol / minyak pada berbagai waktu reaksi untuk produksi mono-diasilgliserol.

c. Melakukan etanolisis minyak sawit pada berbagai konsentrasi katalis NaOH pada berbagai waktu reaksi yang bertujuan untuk menentukan konsentrasi katalis NaOH dan waktu reaksi untuk, produksi mono-diasilgliserol.

d. Melakukan etanolisis minyak sawit dalam reaktor berpengaduk dengan agitasi dan waktu reaksi bervariasi yang bertujuan untuk menentukan kondisi produksi mono-diasilgliserol dalam reaktor berpengaduk.

1.3. Manfaat Penelitian

Penelitian ini diharapkan dapat digunakan sebagai suatu metode untuk mengolah minyak sawit mentah dalam menghasilkan emulsifier mono-diasilgliserol beserta konsentrat karotenoid, dan dapat memberikan iinformasi yang penting dalam memanfaatkan minyak sawit mentah menjadi sumber emulsifier dan konsentrat karotenoid khususnya kepada pihak yang bergelut dibidang industri pangan maupun terhadap masyarakat umum.

II. TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Minyak Sawit

Minyak sawit kasar (crude palm oil, CPO) mengandung sekitar 500 – 700 ppm karoten dan merupakan bahan pangan sumber karoten alami terbesar. Oleh karena itu CPO berwarna merah jingga. Disamping itu jumlahnya juga cukup tinggi . Minyak sawit ini diperoleh dari mesokarp buah kelapa sawit melalui ektraksi dan mengandung sedikit air serta serat halus,yang berwarna kuning sampai merah dan berbentuk semi solid pada suhu ruang. Dengan adanya air dan serat halus terasebut menyebabkan minyak sawit mentah tidak dapat langsung digunakan sebagai bahan pangan maupun non pangan (Naibaho, 1988).

Bentuk semi solid minyak sawit mentah disebabkan olh kandungan asam lemak jenuh yang tinggi, sebagaimana tersaji pada tabel 1. Pada tabel tersbut teramati sekitar 50 persen asam lemak yang ada merupakan asam lemak jenuh dengan komponen utama asam palmitat, sekitar 40 persen asam lemak tidak jenuh tunggal (asam oleat) dan sekitar 10 persen asam lemak tidak jenuh jamak (asam linoleat). Asam palmitat bentuk bebas dan bentuk terikat sebagai monopalmitin,dipalmitin dan tripalmitin memiliki titik leleh yang relatif tinggi ( di atas 60oC), sehingga pada suhu ruang senyawa terasebut berbentuk padat (Belitz dan Grosh, 1987).

Tabel 1. Komposisi asam lemak minyak sawit mentah (May,1994; Pantzaris,1997)

Jenis asam lemak	Persen komposisi
Asam laurat (C12:0)	0 – 0,4
Asam meristat (C14:0)	0,6 – 1,7
Asam Palmitat (C16:0)	41,1 – 47,0
Asam stearat (C18:0)	3,7 – 5,6
Asam oleat (C18:1)	38,2 – 43,6
Asam linoleat (C18:2)	6,6 – 11,9
Asam linolenat (C18:3)	0,0 – 0,6

Warna kuning sampai merah minyak sawit mentah disebabkan oleh kandungan pigmen karotenoid . Karotenoid ini terdiri atas 5 persen xantofil dan 95 persen karoten yang menurut Maclellan (1983) 62 persen merupakan beta karoten, 29 persen alfa karoten dan 4 persen gamma karoten. Alfa dan beta karoten dalam bahan pangan berperanan sebagai pemberi warna dan prekursor vitamin A (provitamin A)(Mapiratu,1990). Alfa dan beta karoten dilaporkan berperanan untuk mencegah penyakit jantung koronen dan penyakit kanker serta berfungsi menghambat penuaan dini (May, 1994).

2.2. Emulsifier Mono dan Diasilgliserol

Mono dan diasilgliserol dalam industri pangan digunakan sebagai emulsifier pada pengolahan margarine, mentega kacang (peanut butter), whitener,pudding,roti, biskuit dan kue-kue kering berlemak lainnya (Malundo dan Resurreccion, 1994; Igoe dan Hui, 1996). Dilaporkan oleh Twillman dan White (1988) bahwa monoasilgliserol memperbaiki reologi adonan dan memperpanjang masa simpan tekstur tortila jagung. Monoasilgliserol dalam adonan bereaksi dengan amilopektin membentuk senyawa kompleks yang berperanan memperbaiki adonan,volume dan tekstur roti serta memperpanjang masa simpan produk roti (Huang dan White, 1993), lemak rendah kalori dapat mensubsitusi 35 persen lemak dalam adonan dengan adanya emulsifier mono dan diasilgliserol pada tingkat kepekatan 0,5 persen.

Mono - diasilgliserol terbentuk dari reaksi antara gliserol dengan triasilgliserol (minyak). Reaksi tersebut dikenal dengan nama reaksi gliserolisis. Reaksi ini dapat berlangsung dengan katalisis alkali (gliserolisis cara kimia) maupun dengan biokatalis lipase (gliserolisis cara enzimatik). Studi pendahuluan telah menunjukkan bahwa gliserolisis dengan cara kimia dengan cara etanolisis minyak sawit mentah dalam pelarut heksana (rasio heksana/minyak sawit 1:1 v/v) menggunakan etanol 95 persen dan katalis natrium hidroksida 1 persen atas dasar berat minyak dapat diterapkan untuk produksi mono-diasilgliserol dan konsentrat karotenoid. Indikasi tersebut dicirikan oleh keberhasilan pemisahan produk reaksi yang menghasilkan mono-diasilgliserol dalam bentuk padat dan karotenoid dalam bentuk cair berwarna merah pekat. Analisis rendemen dan fraksi masa mono-diasilgliserol dalam produk bentuk padat menunjukkan rendemen produksi mencapai 25,37 persen dengan fraksi masa mono-diasilgliserol dalam produk mencapai 87,91 persen. Rendemen produksi diharapkan dapat menigkat pada penggunaan komposisi campuran dan kondisi reaksi yang sesuai. Demikian pula fraksi masa mono-diasilgliserol dapat meningkat pada penggunaan teknik pemisahan yang tepat.

2.3. Konsentrat Karotenoid Minyak Sawit dan Mono-diasilgliserol

Konsentrat karotenoid minyak sawit adalah produk yang berkadar karotenoid relatif tinggi yang dihasilkan dari suatu proses ekstraksi dan perolehan kembali karotenoid minyak sawit. Produk tersebut masih mengnadung komponen lain selain karotenoid yang jenis dan jumlahnya sangat bergantung pada teknik pengolahan yang diterapkan. Ekstraksi karotenoid secara langsung seperti adsorpsi dan ekstraksi cair-cair akan menghasilkan konsentrat karotenoid yang mengandung minyak atau triasilgliserol (TAG), sedangkan ekstraksi yang diawali dengan perubahan komponen TAG seperti hidrolisis, saponifikasi dan tranesterifikasi atau alkoholisis akan menghailkan konsentrat karotenoid yang mengandung komponen lain seperti asam lemak bebeas, mono dan diasilgliserol serta senyawa ester asamlemak untuk proses transesterifikasi (Sulaswatty,1998).

Transesterifikasi atau alkoholisis minyak sawit mentah yang diikuti dengan destilasi menghasilkan konsentrat yang berkadar karotenoid relatif lebih tinggi dibandingkan yang diikuti dengan adsorpsi. Akan tetapi adsorpsi tanpa diawali dengan alkoholisis menghasilkan konsentrat yang berkadar karotenoid relatif lebih rendah dibandingkan dengan adsorpsi yang diawali dengan alkoholisis.

Alkoholisis minyak secara kimia menghasilkan produk yang selain mengandung senyawa ester asam lemak,juga mengandung senyawa moo dan diasilgliserol. Mono dan diasilgliserol (MAG dan DAG) merupakan produk antara yang konsentrasinya ditentukan oleh berbagai faktor seperti jenis dan kadar air alkohol, suhu dan waktu reaksi, konsentrasi katalis dan rasio alkohol/minyak. Metanol lebih reaktif dibandingkan dengan etanol, sehingga penggunaan metanol menghasilkan mono dan diasilgliserol yang relatif lebih rendah dibandingkan dengan penggunaan etanol pada kondisi reaksi yang sama (Freedman et al., 1984; Fillieres et al., 1995; Filippis,1995). Demikian pula makin tinggi suhu reaksi dan makin lama waktu reaksi, makin rendah pula kadar mono dan diasilgliserol dalam produk reaksi (Fillieres,1995). Rasio alkohol/minyak selain berpengaruh terhadap kadar mono dan diasilgliserol, juga berpengaruh terhadap komposisi triasilgliserol,mono dan diasilgliserol.

III. METODE PENELITIAN

3.1. Tempat dan Waktu.

Penelitian ini direncanakan akan berlangsung selama 2 tahun dan dilaksanakan di Laboratorium Terpadu Fakultas Pertanian Universitas Tadulako Palu dan Laboratorium Biokimia Fateta Institut Pertanian Bogor.

3.2. Bahan dan Alat

Bahan dasar yang digunakan dalam penelitian mencakup : minyak sawit mentah (CPO). Bahan lain yang digunakan adalah bahan pembantu yang terdiri atas bahan kimia untuk analisis, dan medium reaksi . Bahan tersebut antara lain heksan,dietil eter,asam formiat,gas nitrogen, natrium sulfat anhidrat,plat TLC silikagel G 60 F 254. Bahan kimia yang digunakan semuanya pro analisis dari E.Merck.

Peralatan yang digunakan mencakup : neraca analitik, oven, mesin kocok (shaker), hot plate , Chamber, rotari vakum evaporator,dan alat – alat gelas lain yang umum digunakan dalam Laboratorium Kimia.

3.3. Metode Penelitian

a. Pengaruh Rasio Minyak Sawit Mentah / Pelarut Heksana

Reaksi etanolisis minyak sawit mentah pada suhu ruang tidak dapat berlangsung dengan baik. Hal tersebut disebabkan karena minyak sawit mentah pada suhu ruang berbentuk semi solid. Oleh karena itu perlu dilakukan perubahan bentuk dari semi solid menjadi bentuk cair melalui penggunaan pelarut heksana. Selain itu, penggunaan heksana mempermudah pemisahan etanol sisa beserta komponen minyak sawit larut dalam etanol. Permasalahan yang timbul adalah jumlah heksana yang memberikan kondisi reaksi yang baik. Untuk itu dicoba digunakan heksana pada berbagai rasio minyak/heksana, yaitu rasio minyak heksana (v/v):10:2,5 (A); 10 : 5 (B) ; 10 ; 7,5 (C) ; 10 : 10 (D); 10 : 12,5 (E) dan 10 :15 (F). Semua perlakuan diulang dua kali.

Reaksi etanolisis berlangsung mengikuti diagram alir yang tersaji pada gambar 1 yang tersaji berikut. Untuk perlakuann ini akan digunakan campuran reaksi yang terdiri atas 100 mlminyak sawit mentah, heksana sesuai perlakuan, 50 ml larutan natrium hidroksida 2% dalam etanol 95%. Reaksi berlangsung pada suhu ruang selama dua menit. Fraksi masa komponen triasilgliserol (TAG), asam lemak bebas (FFA), etil ester (EE) dan monoasilgliserol (MAG) + diasilgliserol (DAG) dalam produk reaksi dianalisis menggunakan metode Kromatografi Lapis Tipis Preparatif (Mappiratui, 1994). Rasio minyak/heksana yang menghasilkan fraksi masa MAG + DAG tertinggi digunakan untuk perlakuan selanjutnya.

b. Pengaruh Rasio Etanol / Minyak pada Berbagai Waktu Reaksi

Perlakuan ini dimaksudkan untuk mendapatkan rasio etanol / minyak yang menghasilkan mono-diasilglisrol relatif tinggi pada kisaran waktu reaksi yang luas. Berdasarkan sasaran tersebut akan diterapkan raio etanol / minyak (v/v) :0,25: 1 (A), 0,5 : 1 (B), 0,75 : 1 (C), 1 : 1 (D), 1,25 : 1 (E) dan 1,5 : 1 (F). Pengamatan fraksi masa komponen TAG,FFA,EE, MAG + DAG relatif tinggi pada daerah waktu yang relatif luas digunakan pada percobaan selanjutnya.

c. Pengaruh Konsentrasi Katalis NaOH pada Berbagai Waktu Reaksi

Perlakuan ini dimaksudkan untuk mendapatkan konsentrasi katalis NaOH yang menghasilkan rendemen MAG + DAG relatif tinggi pada daerah waktu reaksi yang relatif luas. Untuk maksud tersebut akan diterapkan konsentrasi NaOH masing-masing 0,25% (A); 0,50% (B); 0,75% (C); 1,0% (D); 1,25% (E) dan 1,50% (F) atas dasar berat minyak. Pengamatan fraksi masa komponen TAG, FFA, EE, DAG + MAG dilakukan setiap satu menit selama 8 menit. Konsentrasi katalis NaOH yang menghasilkan rendemen MAG + DAG relatif tinggi pada daerah waktu yang relatif luas digunakan pada percobaan selanjutnya.

d. Pengaruh Agitasi Reaktor Sistem Batch Pada Berbagai Waktu Reaksi

Perlakuan ini dimaksudkan untuk mendapatkan kondisi reaski (nilai agitasi) yang dapat diterapkan untuk produksi mono-diasilgliserol . Untuk maksud tersebut akan digunakan reaktor berpengaduk kapasitas 2 liter yang dilengkapi dengan kontrol agitasi. Tingkat agitasi yang diterapkan adalah 300 rpm (A0, 400 rpm (B), 500 rpm (C), dan 600 rpm (D). Waktu reaksi yang diterapkan untuk pengamatan akan ditentukan kemudian berdasarkan hasil percobaan sebelumnya.

e. Analisis Komponen MAG dan DAG

Analisis komponen MAG dan DAG dalam produk reaksi etanolisis dilakukan dengan menggunakan metode Kromatografi Lapis Tipis Preparatif. Pelaksanaan analisis komponen MAG dan DAG adalah sebagai berikut (Mappitau,1994) ;

Produk reaksi etanolisis yang telah terpisah dan telah bebas pelarut ditotolkan pada plat TLC silika gel G 60 F254 dengan penotolan yang melebar (0,5 cm) dan memanjang (18 cm). Plat TLC yang telah ditotoli sampel selanjutnya dielusi dalam chamber dengan eluen campuran heksana/dietil eter/asam formiat 80 : 20 : 2 (v/v/v) selama 2,5 jam. Noda yang terpisah pada plat TLC ditampakkan menggunakan penampak noda uap iondium, kemudian dikerik dan diekstraksi menggunakan pelarut dietil eter untuk noda MAG dan heksana/dietil eter untuk noda DAG. Ekstrak yang diperoleh dibebaskan dari pelarut menggunakan gas nitrogen yang disempurnakan melalui pemanasan dalam oven analitik suhu 100oC (sampai berat ekstrak konstan). Ekstrak yang beratnya telah konstan ditimbang dengan timbangan analitik,kemudian fraksi masa komponen MAG dan DAG ditentukan dengan menggunakan persamaan :

Berat komponen X

Fraksi masa (%) komponen X = ---------------------- X 100 %

Berat total komponen

Di mana

Komponen X = MAG dan DAG

Total komponen = komponen MAG dan DAG

IV. DAFTAR PUSTAKA

Direktorat Jenderal Perkebunan. 1995. Masih 10 Tahun untuk menjadi nomor satu dunia di dalam surat kabar Kompas Rabu, 26 Juli 1995, Jakarta.

Freedman, B;E.H. Pryde dan T.L. Mounts, 1985. Variables affecting the yiels of fatty esters from transesterified vegetable oils. JAOCS. 61 (10) 130 – 136.

Igoe, R.S. dan Y.H.Hui. 1996. Dictionary of Food Ingridients. Chapman dan Hall. New York.

Iwasaki, R dan M. Murakoshi . 1992. Palm Oil Yields Carotene For World

Markets. Oleochemicals,INFORM, Vol.3, Febr. P,210 – 217.

Krog,N.J. 1990. Food Emulsifier and Their Chemical and Physical Properties. In Food Emulsions, (Ed) K.Larsson and S.E. Friberg,P. Marcel Dekker,New York.

Maclellan,M., 1983. Palm Oil. JAOCS,60 (2): 368 – 378

Mappiratu, 1990. Produksi Beta Karoten Pada Limbah Cair Tapioka Dengan Kapang Oncom Merah. Thesis Pascasarjana, IPB.

May,C.Y. 1994. Palm oil carotenoids food and nutrition Bulletin 15(2):130 – 136.

Mettler,E dan W.Seibel. 1995. Optimizing Of Rye Bread Recipes Containing Mono-diglyceride,Guar Gum, and Carboxymethylcellu-

lose Using a Maturograph and Use Ovenrise Recorder. Cereal Chem. 72(1): 109 – 115.

Muhilal, 1991. Minyak Sawit Suatu Produk Nabati Untuk Penanggulangan Archelosklerosis dan Penundaan Proses Penuaan. Prosiding Seminar Nilai Tambah Minyak Kelapa Sawit Untuk Meningkatkan Derajat Kesehatan. Jakarta.

Naibaho,P.M. 1988. Pemisahan Karotena (Provitamin A) Minyak Sawit Dengan Metode Adsorpsi . Disertasi S-3,FPS,IPB,Bogor.

Sulaswatty,A. 1998. Karakteristik Pemekatan Beta-Karoten Minyak Sawit Dengan Teknik Fluida CO2 Superkritik. Disertasi S-3,FPS, IPB,Bogor.

Twillman,T.J. dan P.J. White. 1989. Influence Of Monoglycerides On The Textural Shelf Life and Dough Rheology Of Corn Tortillas. Cereal Chem.65 (3): 253 – 257.