BAB II TINJAUAN PUSTAKA
Indonesia termasuk produsen kelapa dalam jumlah besar. Kelapa merupakan salah satu tanaman perkebunan yang seluruh bagian tanamannya dapat dimanfaatkan oleh manusia. Buah kelapa yang terdiri dari sabut, tempurung, air kelapa dan daging buah, dapat dimanfaatkan sebagai bahan industri peralatan rumah tangga dan pangan. Produk komersial terbesar dari kelapa adalah minyak kelapa. Kelapa merupakan tanaman penghasil minyak nabati kedua terbesar setelah sawit. Saat ini Indonesia merupakan produsen minyak kelapa terbesar dengan produksi hampir 33% total produk dunia. Sementara Filipina menempati urutan kedua dengan total produk 21% (Ohler,1999). Bagian buah kelapa yang mengandung minyak-lemak hanya daging buahnya. Daging buah kelapa berwarna putih dengan kandungan senyawa yang bervariasi bergantung pada umur dan varietas kelapa. Untuk memproduksi minyak kelapa yang berkualitas baik digunakan daging kelapa tua yang berumur 11-12 bulan. Pada bab ini dijelaskan secara lengkap mengenai kelapa, yang mencakup bagian-bagian buah kelapa dan produk-produk yang dihasilkannya. Kemudian dibahas pula tentang santan dan metode pengambilan minyak dari buah kelapa yaitu dengan proses kering dan proses basah. Pada bagian terakhir, dijelaskan secara khusus mengenai teknik fermentasi dalam pembuatan minyak kelapa.
2.1 Kelapa Kelapa, dengan nama Latin Cocos nucifera, adalah tanaman monokotil yang termasuk ke dalam genus Cocos, famili Palmae (Arecaceae), dan orde Arecales. Genus Cocos terbagi menjadi dua bagian besar yaitu palem tinggi, tipe C. nucifera typica dan palem
B.56.3.04
5
pendek tipe C. nucifera nana. Tanaman yang termasuk genus ini tidak mempunyai ranting, hanya satu batang yang sangat besar, dan tidak berkambium.
Kelapa termasuk ke dalam tipe palem tinggi, tumbuh setinggi 25 meter-30 meter bergantung pada kondisi ekologisnya dan umur tumbuhan itu sendiri. Kelapa dapat tumbuh dengan baik pada ketinggian 0-600 m di atas permukaan laut dengan suhu ratarata 25°C dan kelembaban udara 80-95%. Ciri-ciri lingkungan dengan kondisi seperti itu merupakan ciri khas lingkungan tropis. Kelapa lokal yang tumbuh di Indonesia terdiri dari kelapa kuning (Cocos nucifera) dan kelapa hijau (Cocos nucifera Linn), seperti yang terlihat pada Gambar 2.1.
Gambar 2.1. Pohon kelapa (Cocos nucifera L.) dan buahnya
2.1.1. Bagian-bagian Buah Kelapa Buah kelapa berbentuk bulat lonjong dengan ukuran diameter 80-130 mm dan panjang 100-160 mm. Warna luar kelapa bervariasi, mulai dari kuning, hijau muda, berubah menjadi coklat setelah masak. Secara umum, kandungan nutrisi dalam sebutir kelapa semakin meningkat seiring bertambahnya umur kelapa. Buah kelapa terdiri dari sabut, tempurung, daging buah, dan air kelapa. Secara lengkap, bagian-bagian buah kelapa ditunjukkan pada Gambar 2.2.
Gambar 2.2 Bagian-bagian buah kelapa
B.56.3.04
6
Sabut merupakan bagian terluar dari kelapa yang mempunyai 2 lapisan yaitu lapisan luar epicarp dan lapisan dalam mesocarp. Ketebalan lapisan epicarp sekitar 0,1 mm dan lapisan mesocarp 1-5 cm. Pada saat buah belum masak, mesocarp berwarna putih dan berubah menjadi coklat setelah masak Sabut kelapa dapat diolah menjadi bentuk serabut dan serbuk. Dalam bentuk serabut, sabut dapat digunakan sebagai sapu, isi jok mobil, tas, keset, dan produk kerajinan lainnya. Dalam bentuk serbuk, sabut dimanfaatkan media tanam untuk pertanian. Tempurung kelapa terletak setelah sabut kelapa. Tempurung kelapa disebut juga lapisan endocarp dan bentuknya mengikuti bentuk buah kelapa. Ketebalan lapisan endocarp bervariasi antara 3-6 mm. Pada awal terbentuknya buah, tempurung berwarna putih dan lunak, kemudian berubah warna menjadi coklat dan keras. Tempurung kelapa banyak dibuat menjadi produk kerajinan tangan, briket, dan bahan baku arang aktif. Air kelapa terdapat di dalam kelapa setelah daging buah. Air kelapa terbentuk pada bulan ketiga dan volumenya mencapai maksimum pada bulan kedelapan. Kelapa muda yang berumur 6-9 bulan mengandung 750 mL air. Menurut Morton Satin, seperti dilaporkan oleh Ohler (1999), air kelapa dapat dimanfaatkan sebagai minuman isotonik alami yang mengandung komponen yang sama dengan darah. Untuk menggunakan air kelapa sebagai minuman, buah kelapa dipanen pada bulan ketujuh atau kedelapan ketika jumlah gula dan nutrisi dalam air kelapa paling tinggi. Air kelapa muda segar merupakan salah satu minuman yang paling banyak mengandung nutrisi yang diperlukan tubuh manusia. Air kelapa mempunyai nilai kalori sebesar 17,4 per 100 g (Ohler,1999). Manfaat yang diperoleh dari air kelapa yaitu ; efektif dalam menjaga ginjal dan saluran kencing, baik untuk mencegah gangguan usus pada bayi, mengandung komponen organik yang memacu pertumbuhan, membunuh cacing dalam usus, mengobati kekurangan nutrisi (malnourishment), tidak membunuh sel darah merah, dan cepat diserap tubuh. Komponen kimia utama dari air kelapa adalah gula, mineral, lemak, dan senyawa nitrogen. Kandungan kimia air kelapa muda (6-7 bulan) dan air kelapa tua (11-12 bulan) B.56.3.04
7
dapat dilihat pada Tabel 2.1. Gula berada dalam bentuk fruktosa dan glukosa. Kandungan gula pada air kelapa muda tinggi sehingga air kelapa berasa manis. Semakin tua umur kelapa, airnya semakin berasa tidak manis karena kandungan gula semakin berkurang. Mineral yang terdapat dalam air kelapa yaitu kalium, kalsium, natrium, fosfor, besi, tembaga, sulfur, dan klorida. Kalium merupakan mineral yang memiliki jumlah tertinggi. Air kelapa juga mengandung sejumlah kecil protein. Jenis-jenis asam amino yang terdapat dalam air kelapa dapat dilihat pada Tabel 2.2 Tabel 2.1 Kandungan kimia dalam air kelapa Komponen kimia Total solids Gula pereduksi Mineral Protein Lemak Kalium Natrium Kalsium Magnesium Fosfor Besi Tembaga
Air kelapa tua (g/100mL) 5,4 0,2 0,5 0,1 0,1 0,247 0,048 0,040 0,015 0,0063 0,079 0,026
Air kelapa muda (g/100mL) 6,5 4,4 0,6 0,01 0,01 0,290 0,042 0,044 0,010 0, 0092 0,106 0,026 Sumber : Krishnankutty,1987
Tabel 2.2 Kandungan asam amino dalam air kelapa Jenis asam amino Alanin Arginin Asam aspartat Cystin Asam glutamat Histidin Leucin Lisin Prolin Fenilalanin Serin Tirosin
B.56.3.04
% dari total protein 2.41 10.75 3.60 0.97 - 1.17 9.76 - 14.5 1.95 - 2.05 1.95 - 4.18 1.95 - 4.57 1.21 - 4.12 1.23 0.59 - 0.91 2.83 - 3.00 Sumber : Pradera et al, 1942
8
Selain dimanfaatkan sebagai minuman isotonik, air kelapa dapat dibuat sirup dengan penambahan asam sitrat. Air kelapa juga dipakai untuk membuat nata de coco dan kecap (Sukartin,2005). Daging buah kelapa disebut juga lapisan endosperm dan mulai terbentuk pada bulan keenam sampai ketujuh setelah buah terbentuk. Bagian luar daging buah dilapisi oleh kulit tipis berwarna coklat yang disebut testa. Ketebalan dan kekerasan daging buah meningkat seiring dengan bertambahnya umur kelapa. Daging buah berwarna putih dan ditutupi lapisan tipis berwarna coklat, seperti yang terdapat pada Gambar 2.3. Selama ini, daging buah kelapa dikeringkan menjadi kopra. Selain dikeringkan, daging buah dihaluskan (diparut) untuk dibuat santan. Kopra dan santan digunakan sebagai bahan pembuatan minyak kelapa. Komposisi daging kelapa tua segar dapat dilihat pada Tabel 2.3
Gambar 2.3. Daging buah kelapa Tabel 2.3 Kandungan kimia dalam daging buah kelapa Komponen penyusun Air Protein Lemak Karbohidrat Serat Mineral (Ca, P, Fe)
Komposisi (per 100 g daging kelapa) 36.3 ml 4.5 g 41.6 g 13 g 3.6 g 1g
Sumber : Caballero, 2003
2.1.2 Produk-Produk yang Dihasilkan dari Buah Kelapa Setiap bagian buah kelapa dapat menghasilkan produk yang bermanfaat bagi manusia. Buah kelapa, terutama daging buahnya sangat banyak dimanfaatkan untuk menghasilkan produk-produk industri yang berbasiskan pangan, kesehatan (farmasi), dan kosmetika. Produk-produk yang dihasilkan buah kelapa disajikan berikut ini.
B.56.3.04
9
1. Daging buah kering (kopra) Kopra adalah daging buah kelapa yang dikeringkan. Rata-rata 1000 kelapa akan memproduksi 180 kg kopra (Caballero,2003). Proses pengeringan daging kelapa dapat dilakukan melalui pengeringan dengan matahari, pengeringan dengan asap, dan pengeringan dengan aliran udara panas. Kopra digunakan sebagai bahan untuk memasak dan juga untuk pembuatan minyak. Kopra juga dapat dimanfaatkan sebagai pakan ternak. Karena kopra mengandung sejumlah kecil asam lemak tak jenuh, kopra dapat dikonsumsi untuk mengurangi lemak dalam tubuh. 2. Santan Santan adalah emulsi minyak dalam air yang diperoleh dari ekstraksi daging buah kelapa yang dihaluskan dengan air. Santan dimanfaatkan sebagai bahan untuk memasak dan membuat minyak kelapa. Asam sitrat dapat ditambahkan ke dalam santan untuk membuat sirup. Pengembangan terakhir dari proses pengolahan santan yaitu pembuatan bubuk santan instan. Pembuatan bubuk santan sama seperti susu bubuk yaitu dikeringkan dengan cara disemprot (spray-dried). 3. Nata de coco Nata de coco merupakan makanan penutup berbentuk gel yang dihasilkan aktivitas bakteri dalam air kelapa. Untuk memproduksi nata de coco diperlukan air kelapa, gula, asam asetat, dan minuman beralkohol. Semua bahan di atas dicampur kemudian diinkubasi pada 28 0C. Setelah 14 hari akan terbentuk lapisan gel di bagian atas yang disebut ’nata’. Nata dipisahkan dari lapisan cair di bagian bawahnya. Nata tersebut dicuci dan dipanaskan untuk menghilangkan rasa asam. Nata de coco disajikan dengan ditambahkan sirup (Ohler,1999). 4. Coconut cake (Blondo) Blondo merupakan hasil samping dari pembuatan minyak kelapa. Blondo mengandung protein dan sedikit minyak. Sisa minyak yang masih ada dalam blondo diektraksi dengan pelarut sehingga blondo hanya mengandung kurang dari 1 % minyak. Blondo ini digunakan untuk makanan ternak dan pupuk (Ohler,1999).
B.56.3.04
10
5. Selai kelapa Selai kelapa merupakan salah satu jenis produk makanan yang dapat dihasilkan dari santan yang memiliki kandungan gula tinggi. Selai kelapa dibuat dari santan yang dicampur dengan asam sitrat dan glukosa. Campuran tersebut dipanaskan dengan pengadukan konstan selama 20 menit. Campuran lalu disaring untuk menghilangkan zat tersuspensi. 6. Minyak kelapa Minyak merupakan produk terpenting dari kelapa. Minyak kelapa dapat dibuat dari kopra dan santan. Pembuatan minyak kelapa dari kopra disebut proses kering, sedangkan pembuatan minyak kelapa dari santan disebut proses basah. Minyak kelapa mengandung asam lemak jenuh rantai pendek dan rantai sedang dengan kadar yang tinggi dan asam lemak tak jenuh dengan kadar yang rendah. Tingginya asam lemak jenuh yang dikandungnya menyebabkan minyak kelapa tahan oksidasi sehingga tidak mudah tengik dan dapat disimpan dalam waktu yang lama (Setiaji,2006). Rumus molekul berbagai asam lemak jenuh dan asam lemak tak jenuh (asam oleat dan linoleat) yang terdapat dalam minyak kelapa dapat dilihat pada Gambar 2.4. Sedangkan komposisi asam-asam lemak minyak kelapa dapat dilihat pada Tabel 2.4.
O
HO
OH O
OH
OH C14H29
Asam Butirat
C12H25
Asam Stearat
O
OH
O
Asam Palmitat O
OH C8H17
C7H14 OH
C4H9
C8H17
Asam Kaprilat O
Asam Oleat
Asam Laurat OH O
OH
C5H11 O
C6H13
Asam Kaprat
C7H14
C10H21
Asam Miristat
OH
Asam linoleat
Gambar 2.4 Rumus molekul asam lemak jenuh dan asam lemak tak jenuh
B.56.3.04
11
Tabel 2.4 Komposisi asam lemak dalam minyak kelapa Asam lemak Asam lemak jenuh Asam kaproat Asam kaprilat Asam kaprat Asam laurat Asam miristat Asam palmitat Asam stearat Asam arakhidat Asam lemak tak jenuh Asam oleat Asam linoleat
Panjang rantai karbon
Komposisi (%)
6:0 8:0 10:0 12:0 14:0 16:0 18:0 20:0
0.2 - 0.5 5.4 - 9.5 4.5 - 9.7 44.1 - 51 13.1 - 18.5 7.5 - 10.5 1.0 - 3.2 0.2 - 1.5
18:1n-9 18:2n-6
5.0 - 8.2 1.0 - 2.6 Sumber : Caballero, 2003
Minyak kelapa disebut juga minyak laurat karena kandungan asam lemak jenuhnya didominasi oleh asam laurat yang merupakan medium-chain trigliserida (MCT). Metabolisme MCT berbeda dari asam lemak rantai panjang. MCT lebih cepat teroksidasi, lebih mudah dicerna dan diserap tubuh. Akibatnya MCT tidak terakumulasi atau tersimpan sebagai lemak di dalam jaringan tubuh sehingga dapat mengurangi resiko penumpukan kolesterol di dalam darah yang dapat menjadi penyebab penyakit obesitas dan jantung. Selain itu, minyak kelapa juga dapat mengurangi pembentukan gula darah pada penderita diabetes (Sukartin,2005). Asam laurat dapat meningkatkan daya tahan tubuh (sistem imunitas). Di dalam tubuh, asam laurat dikonversi menjadi monolaurin yang mempunyai sifat antivirus, antibakteri, dan antiprotozoa. Monolaurin dapat membunuh virus yang membran selnya mengandung lemak (lipid-coated viruses) seperti Human Immuno Virus (HIV), virus herpes, virus influenza, dan cytomegalovirus. Asam laurat juga mampu membunuh berbagai bakteri patogen seperti Listeria monocytogenes dan Helicobacter pylori, serta protozoa seperti Giardia lamblia (Caballero,2003). Asam kaprat dalam minyak kelapa juga diubah menjadi monokaprin dalam tubuh manusia. Monokaprin ini memiliki aktivitas antimikroba sangat kuat. Salah satu manfaat monokaprin adalah mengatasi penyait-penyakit seksual yang disebabkan oleh virus HSV-2 dan HIV-1, serta bakteri Neisseria gonorhoeae yang merupakan penyebab penyakit sipilis (Sukartin,2005). B.56.3.04
12
Minyak kelapa banyak dimanfaatkan sebagai minyak goreng, sebagai komponen lemak dalam pembuatan biskuit, kue-kue kering (cookies), coklat, es krim, dan margarin. Selain itu, minyak kelapa juga digunakan sebagai bahan baku utama dan bahan tambahan dalam industri farmasi, contohnya pada pembuatan minyak telon, serta dalam industri kosmetik, contohnya pada pembuatan lotion pelembab wajah dan kulit. Kualitas minyak kelapa ditentukan oleh karakteristik fisik-kimiawi minyak. Karakteristik fisik minyak kelapa meliputi berat jenis, indeks bias, dan titik cair. Karakteristik kimiawi minyak kelapa meliputi angka asam, angka iodin, angka peroksida, angka penyabunan, angka Reichert-Meissel, angka Polenske, dan angka tak tersabunkan. Beberapa sifat fisika-kimia kelapa ditunjukkan pada Tabel 2.5.
Tabel 2.5 Karakteristik fisik-kimiawi minyak kelapa Karakteristik Nilai Titik cair (0C) 22-26 Densitas (60 0C) 0,890-0,895 Berat spesifik (400C) 0,908-0,921 Indeks bias (400C) 1,448-1,450 Angka penyabunan 248-265 Angka iodin 6-11 Angka asam <4 Angka peroksida < 10 Angka Reichert-Meissel 6-8,5 Angka Polenske 13-18 Angka tak tersaponifikasi < 15 g/kg Sumber : Salunkhe et al., 1992 (dalam Syah, 2005)
Angka Reichert-Meissel diperlukan untuk menetapkan jumlah asam lemak yang larut dalam air dan dapat menguap. Angka Polenske diperlukan untuk menetralkan asam lemak yang menguap dan tidak larut dalam air tetapi larut dalam alkohol. Menurut Salunkhe, seperti yang dilaporkan oleh Syah (2005), minyak kelapa yang berkualitas mempunyai angka Reichert-Meissel 6-8,5 dan angka Polenske 13-18. Minyak kelapa yang dihasilkan dengan proses yang berbeda memiliki rasa, warna, dan aroma yang berbeda pula. Proses pengolahan minyak kelapa dengan pemanasan minimal menghasilkan minyak kelapa yang berkualitas lebih baik daripada minyak kelapa yang dihasilkan dengan pemanasan. Minyak kelapa yang diproses dengan pemanasan minimal tidak hanya mengandung asam lemak rantai sedang, tetapi dapat B.56.3.04
13
mempertahankan kandungan antioksidannya (Syah,2005). Untuk menyeragamkan kualitas minyak kelapa, dikeluarkan suatu standar mutu oleh beberapa lembaga terkait di dunia. Salah satu standar mutu produk minyak kelapa berdasarkan Codex Stan disajikan pada Tabel 2.6. Tabel 2.6 Standar mutu produk minyak kelapa Karakteristik Karakteristik Identitas: - Densitas relatif - Indeks refraktif/bias pada 40°C - Kadar air (maks. % berat) - Pengotor yang tidak larut (maks. % berat) - Bilangan penyabunan - Bilangan iod - Material tak tersabunkan (maks. % berat) - Specific gravity pada 30°/30°C - Bilangan asam maks - Bilangan Polenske Karakteristik Kualitas: - Warna - Asam lemak bebas (FFA) - Bilangan Peroksida - Total Plate Count Kontaminan: - Matter volatile pada 105°C - Besi (Fe) - Tembaga (Cu) - Timbal (Pb) - Arsen (As)
Kandungan 0,915 – 0,920 kg/L 1,4480 – 1,4492 0,1 – 0,5% 0,05% 4,1 – 11 0,2 – 0,5 (g iod/100 g minyak) 0,915 – 0,920% 0,5 13% 13 – 18 Jernih seperti air bersih ≤ 0,5 % ≤ 3 meq/kg minyak < 10 cfu 0,2 % 5 mg/kg 0,4 mg/kg 0,1 mg/kg 0,1 mg/kg
Sumber : Syah ,2005 (Codex Stan 210-1999)
2.2 Santan Santan adalah emulsi minyak dalam air yang mengandung gula, protein, dan garam mineral. Santan merupakan hasil ekstraksi daging kelapa tua yang diparut dengan air. Santan yang baik diperoleh dari kelapa tua segar. Santan terbagi menjadi 2 lapisan : lapisan krim dan lapisan skim. Lapisan krim berada di atas karena merupakan bagian yang lebih banyak mengandung minyak. Sedangkan lapisan skim berada di bawah karena lebih banyak mengandung air. Biasanya santan yang diproduksi oleh industri dan diekspor adalah santan krim. Santan krim ini mengandung lemak sebanyak 40-70% (Ohler,1999). Komposisi santan secara umum bisa dilihat pada Tabel 2.7.
B.56.3.04
14
Tabel 2.7 Kandungan kimia dalam santan Komponen Lemak (Asam lemak jenuh dan Asam lemak tak jenuh) Protein Gula / karbohidrat Air
Komposisi (%) 15-35 2-4 1-3 60-80 Sumber : Ohler,1999
Di negara produsen kelapa, santan digunakan sebagai bahan untuk memasak dan membuat kue atau roti. Di negara pengimpor kelapa, santan krim dimanfaatkan dalam penyiapan daging dan ikan, salad, makanan laut, permen, selai kelapa, cocktail, es krim, serta industri roti dan kue. Selain itu, manfaat terpenting dari santan adalah sebagai bahan baku utama pembuatan minyak kelapa. Tahap-tahap pembuatan santan untuk menghasilkan minyak dijelaskan sebagai berikut. 1. Sabut kelapa dikupas sampai sabut tersebut terlepas dari daging buah yang masih terbungkus oleh tempurung kelapa. Kemudian air kelapa dibuang dan daging buah kelapa dicungkil dengan menggunakan pisau. 2. Daging buah kelapa dicuci dan dihaluskan ukurannya dengan menggunakan pemarut. Dapat juga digunakan mesin pemarut agar proses pemarutan dapat berjalan dengan cepat. Usahakan ukuran partikel parutan sekecil mungkin agar santan yang diperoleh lebih banyak. 3. Ke dalam hasil parutan ditambahkan air dengan perbandingan berat 1:1 atau 1:2 (Steinkraus,1970). 4. Remas-remas santan menggunakan tangan. Tujuannya untuk mengeluarkan seluruh kandungan gizi, terutama minyak, yang terdapat dalam daging buah kelapa yang sudah halus. 5. Santan disaring dengan kain saring yang berukuran tertentu. Tujuannya adalah untuk memisahkan santan dari ampasnya. Untuk santan yang dijual langsung, ke dalam santan ditambahkan emulsifier, lalu dipasteurisasi dan dihomogenisasi. Santan diekspor terutama ke USA, Eropa, Australia dan New Zealand. Produsen dan eksportir santan adalah Indonesia, Filipina, Malaysia,
B.56.3.04
15
Srilanka, Thailand, dan Brasil dengan jumlah perkiraan total produksi santan yaitu 20.000 ton (Ohler, 1999).
2.3 Metode Pengambilan Minyak dari Daging Buah Kelapa Pengambilan minyak dari daging buah kelapa dilakukan melalui dua metode yaitu proses kering dan proses basah. Bahan mentah proses kering adalah daging kelapa tua kering dan bahan mentah proses basah adalah daging kelapa tua segar. Masing-masing proses dijelaskan pada subbab 2.3.1 dan 2.3.2.
2.3.1
Proses Kering
Proses ini menggunakan bahan baku kopra yaitu daging buah kelapa yang dikeringkan. Proses ini dilakukan di pabrik berskala menengah dan besar. Metode-metode pengeringan dalam pembuatan kopra yaitu : 1. Pengeringan dengan sinar matahari : tidak menggunakan peralatan khusus, memakan waktu yang lama, dan menghasilkan kopra mutu rendah (warna gelap, berjamur, tengik). 2. Pengeringan dengan asap (smoke drying) : menggunakan api langsung, menghasilkan kopra bermutu rendah (bau asap, warna coklat). 3. Pengeringan dengan aliran udara panas : dengan temperatur udara pengering 60 -70 0
C, memakan waktu 3-4 hari, menghasilkan kopra berkualitas baik (warna putih).
Pengambilan minyak dilakukan dengan mengempa atau memerah kopra. Ampas pengempaan yang masih mengandung 6-7 % minyak dapat diambil lagi melalui ekstraksi dengan pelarut. Kadar minyak dalam bungkil ekstraksi bisa mencapai kurang dari 0,1 % (Soerawidjaja, 2005). Minyak kelapa mentah hasil pengempaan atau ekstraksi biasanya masih mengandung pengotor-pengotor seperti warna, fosfatida, air, asam lemak bebas, dan bahan tak tersabunkan. Pengotor-pengotor ini harus disingkirkan dengan proses pemulusan (kimia atau fisik) sehingga diperoleh minyak kelapa mulus (tidak berwarna, ≤ 0,03 %-b air, ≤ B.56.3.04
16
0,04 %-b asam lemak bebas, dan ≤ 0,1 %-b bahan tak tersabunkan). (Soerawidjaja, 2005). Pemulusan kimia terdiri atas netralisasi, penyingkiran getah, pemucatan, dan penyingkiran bau. Pemulusan fisik terdiri atas penyingkiran getah, pemucatan, dan pemulusan dengan kukus.
2.3.2
Proses Basah
Proses ini menggunakan bahan baku santan dari daging kelapa tua. Proses basah terdiri dari beberapa teknik yaitu cara tradisional dengan pemanasan, teknik fermentasi, sentrifugasi, dan pemancingan. 1. Cara Tradisional Proses pembuatan minyak kelapa dengan cara tradisional sangat mudah diterapkan karena peralatan yang digunakan sederhana dan prosesnya mudah. Pada cara ini, santan dipanaskan sehingga minyak terpisah. Umumnya, suhu pemanasan sekitar 100-1100C karena pada suhu ini air yang terdapat dalam santan sudah menguap sehingga protein yang berikatan dengan air akan rusak. Dengan demikian, protein yang mengikat minyak juga akan rusak sehingga minyak akan terpisah. Minyak yang dihasilkan dari proses pemanasan disebut minyak klentik. Hasil samping berupa blondo (fraksi protein) bisa dijadikan bahan baku pembuatan roti dan pakan ternak. Proses pembuatan minyak kelapa dengan pemanasan mempunyai kelebihan dan kekurangannya. Menurut Setiaji (2006), kelebihan proses pemanasan yaitu peralatan yang digunakan relatif sederhana sehingga modal yang diperlukan relatif sedikit. Kekurangannya yaitu : a. Perolehan minyak sedikit. b. Banyak kandungan antioksidan dan asam lemak rantai sedang (MCT) yang hilang/terdekomposisi akibat pemanasan. c. Daya simpan minyak yang dihasilkan tidak terlalu lama (minyak mudah tengik) karena mudah teroksidasi. d. Memerlukan bahan bakar cukup banyak (boros energi) karena proses pemanasan yang cukup lama. B.56.3.04
17
2. Cara Fermentasi Pada teknik fermentasi, digunakan enzim protease yang dapat memecah protein dalam santan. Protein yang berikatan dengan minyak dipecah dengan enzim protease sehingga ikatan protein-minyak terputus. Dengan demikian, ikatan protein-air juga terputus sehingga minyak terpisah dari air dan protein (Setiaji,2006). Enzim protease dapat diperoleh dari bakteri, ragi, atau fungi. Proses ini dilakukan dengan menginkubasi santan yang telah diinokulasi mikroba yang memproduksi enzim protease. Lamanya waktu inkubasi adalah sekitar 10-14 jam (Sastramihardja,1974). Inkubasi berlangsung pada kondisi mikroaerofilik dan pada pH dan temperatur optimum mikroba yang digunakan. Kondisi ini diambil dengan mengasumsikan aktivitas enzim maksimum pada saat pertumbuhan mikroba maksimum. Setelah inkubasi, minyak dipisahkan dari lapisan fraksi protein (blondo) dan lapisan air. Minyak yang dihasilkan dari cara fermentasi memiliki keunggulan sebagai berikut : a. Minyak berwarna bening karena tidak mengalami proses pemanasan. b. Kandungan antioksidan dan asam lemak di dalam minyak tidak berubah. c. Dapat disimpan dalam waktu yang lama karena tidak mudah teroksidasi. d. Menggunakan teknologi dan peralatan yang sederhana. e. Perolehan minyak cukup tinggi. Selain keunggulan-keunggulan di atas, cara fermentasi juga memiliki kelemahan yaitu membutuhkan waktu proses fermentasi yang lama dan blondo yang dihasilkan berasa asam (Soerawidjaja,2005). 3. Cara Sentrifugasi Pada
teknik
sentrifugasi,
pemecahan
emulsi
dilakukan
dengan
sentrifugasi
(pemusingan). Karena berat jenis minyak lebih kecil daripada air maka keduanya akan terpisah dengan sendirinya. Kunci pembuatan minyak dengan sentrifugasi adalah kecepatan putaran dan waktu yang dibutuhkan untuk memutus ikatan protein-minyak pada kecepatan putar tersebut. Alat yang digunakan untuk memutar santan adalah B.56.3.04
18
sentrifuge. Harga alat ini sangat mahal sehingga cara sentrifugasi biasanya diterapkan pada industri berskala besar. Minyak yang dihasilkan dengan sentrifugasi memiliki kelebihan yaitu daya simpannya cukup lama, kandungan antioksidan dan asam lemaknya tidak banyak berubah, dan proses pembuatannya tidak membutuhkan waktu yang lama. Akan tetapi, proses ini juga memiliki kelemahan yaitu : a. Membutuhkan modal yang besar karena alat yang digunakan mahal. b. Boros energi (dibutuhkan tenaga listrik yang cukup tinggi). c. Hanya cocok diterapkan pada industri dengan skala produksi besar. 4. Cara Pemancingan Teknik pemancingan pada dasarnya mengubah bentuk emulsi air-minyak menjadi emulsi minyak-minyak. Cara ini dilakukan dengan mengendapkan santan selama 2 jam. Setelah proses pengendapan, santan akan terbagi menjadi dua lapisan yaitu air dan bagian yang mengandung minyak. Air akan berada di bawah, sedangkan bagian yang mengandung minyak menggumpal di permukaan. Bagian yang mengandung minyak dipisahkan dan ditambahkan minyak kelapa yang sudah jadi (pemancingan). Pemancingan dilakukan dengan takaran 3 bagian yang mengandung minyak dengan 1 bagian minyak kelapa. Setetah itu, campuran diaduk merata selama 20 menit dan didiamkan selama 6-7 jam. Campuran tersebut akan terpisah menjadi tiga lapisan yaitu air di lapisan bawah, blondo di lapisan tengah, dan minyak di lapisan atas (Syah, 2005). Minyak yang dihasilkan dengan cara pemancingan memiliki kelebihan yaitu warnanya jernih, daya simpan minyak cukup lama karena tidak mengalami proses pemanasan. Akan tetapi, cara ini juga memiliki kelemahan sebagai berikut : a. Ketergantungan pada minyak pemancing. b. Kualitas minyak yang dihasilkan tidak seragam. c. Produk yang dihasilkan lebih sedikit dibandingkan cara lain. d. Waktu proses yang cukup lama. B.56.3.04
19
2.4. Teknik Fermentasi Pembuatan Minyak Kelapa Fermentasi berasal dari bahasa latin fervere yang berarti mendidihkan. Seiring dengan perkembangan zaman, definisi fermentasi meluas menjadi proses pemanfaatan mikroba untuk menghasilkan produk-produk dalam suatu lingkungan yang dikendalikan (Sjamsuriputra,2005). Fermentasi berperan penting dalam industri bioproses karena proses fermentasi ini merupakan cara produksi utama bagi bahan-bahan yang berbasis biologis. Produkproduk yang dapat dihasilkan dari fermentasi tergantung dari kondisi lingkungan, jenis mikroba, dan karakteristiknya. Dari kondisi lingkungan dan jenis mikroba tersebut, dapat ditentukan jenis substrat (media) yang digunakan, kondisi operasi fermentasi, dan perlakuan (treatment) yang digunakan selama proses fermentasi. Proses fermentasi dimulai dengan proses pertumbuhan mikroba. Proses pertumbuhan mikroba ditentukan oleh tahap pengembangan inokulum. Selama proses fermentasi dilakukan berbagai macam pengendalian. Pengendalian itu antara lain pengaturan kondisi operasi, kondisi medium, suplai O2, dan agitasi (pengadukan). Pengendalian secara umum perlu dilakukan karena proses fermentasi dipengaruhi banyak faktor baik intrinsik maupun ekstrinsik. Pasokan udara pada proses fermentasi bergantung pada kebutuhan mikroba selama proses fermentasi. Oksigen berfungsi sebagai penerima elektron terminal. Berdasar kebutuhan oksigennya, mikroorganisme dapat dibedakan menjadi ; mikroorganisme aerob, mikroorganisme anaerob, mikroorganisme anaerob fakultatif, dan mikroorganisme mikroaerofilik. Mikroorganisme aerob membutuhkan oksigen sebagai penerima elektron terakhir. Mikroorganisme anaerob (anaerob obligat) tidak dapat hidup jika terdapat oksigen. Mikroorganisme anaerob fakultatif dapat hidup di lingkungan yang terdapat oksigen maupun tidak ada oksigen. Mikroorganisme mikroaerofilik membutuhkan oksigen dalam jumlah yang kecil (Sjamsuriputra, 2004).
B.56.3.04
20
2.4.1
Prinsip Pembuatan Minyak Kelapa dengan Fermentasi
Pembuatan minyak kelapa dengan cara fermentasi merupakan salah satu cara pemisahan minyak dalam santan tanpa pemanasan. Pada dasarnya, minyak dipisahkan dari air dengan suatu senyawa yang dapat memecah emulsifier dalam santan. Emulsifier merupakan substansi yang memungkinkan dua fasa yang tidak saling larut menjadi bercampur dan membentuk emulsi dengan cara mengurangi tegangan permukaan pada batas permukaan dua fasa. Senyawa yang dapat digunakan sebagai emulsifier misalnya monoester yang digunakan untuk stabilisasi emulsi minyak-air dan poliester untuk stabilisasi emulsi air-minyak. Stabilitas emulsi terjadi didasarkan pada teori kesetimbangan antara gaya tarik dan gaya dorong partikel. Gaya tarik (gaya Van der Walls dan gaya dispersi) cenderung untuk mendestabilkan emulsi, sedangkan gaya dorong (gaya elektrostatis) cenderung menstabilkan emulsi dengan menjaga agar partikel yang terdispersi tetap terpisah. Stabilitas emulsi bergantung pada emulsifier. Jadi, emulsi dipecah dengan merusak atau menghilangkan emulsifier (Bikerman, 1958). Emulsifier pada santan adalah protein yang terdispersi pada batas fasa minyak-air (Puretollano et.al, 1970). Protein dan lemak yang terdapat pada santan saling berikatan membentuk ikatan lipoprotein. Ikatan ini dapat dipecah dengan menggunakan enzim protease atau dengan mikroorganisme yang menghasilkan enzim protease. Enzim protease termasuk kelas enzim hidrolase yang berfungsi untuk memecah ikatan peptida dalam protein. Jika ikatan peptida dalam protein terputus, maka ikatan antara proteinlemak juga akan rusak sehingga minyak terpisah dari air dan protein. Oleh karena itu, dalam proses pemecahan ikatan lipoprotein dalam minyak kelapa, yang dirusak adalah proteinnya, bukan lemaknya. Komposisi dan kadar asam lemak dalam ikatan lipoprotein tidak boleh berubah karena akan mempengaruhi manfaat dari minyak kelapa hasil fermentasi itu sendiri. Pada proses fermentasi pembuatan minyak kelapa digunakan mikroba yang dapat menghasilkan enzim protease. Enzim protease ditemukan di berbagai macam mikroba Bacillus, Streptococcus, Rhizopus oligosporus, Mucor, dan Aspergillus. Enzim memerlukan kondisi optimum untuk aktivitas maksimumnya. Secara umum, energi B.56.3.04
21
aktivasi untuk reaksi yang dikatalis oleh enzim adalah 4-20 kkal/mol (Shuler, 2002). Laju reaksi yang dikatalisis enzim dibatasi oleh temperatur. Di atas temperatur tertentu, aktivitas enzim menurun karena enzim terdenaturasi sehingga menurunkan laju reaksi. Beberapa enzim mempunyai gugus ionik pada sisi aktifnya dan gugus ionik harus berada pada kondisi keasaman yang cocok untuk dapat beraktivitas. Perubahan pH medium dapat mengubah bentuk ion dari sisi aktif enzim sehingga menghilangkan aktivitas enzim dan menurunkan laju reaksi. Perubahan pH juga mengubah bentuk tiga dimensi enzim. Karena itu, enzim hanya aktif pada rentang pH tertentu. Nilai pH optimum aktivitas enzim belum tentu sama dengan pH optimum pertumbuhan mikroba penghasil enzim itu. Prediksi nilai pH optimum enzim sangat sulit untuk dilakukan dan biasanya ditentukan dengan eksperimen. Proses fermentasi minyak kelapa dimulai dengan mengembangkan air bibit yang digunakan untuk inokulum. Air bibit yang digunakan merupakan campuran air kelapa dan skim santan. Proses penyiapan air bibit untuk inokulum menurut metode yang dikembangkan oleh Sastramihardja (1984) dapat dilihat pada Gambar 2.5. Setelah pengembangan inokulum dilakukan, santan diambil dari kelapa yang sudah diparut. Setelah dicampur dengan air dan diperas, lalu diamkan selama 1 jam untuk mendapat krim santan pada lapisan atas. Fermentasi dilakukan selama 10-14 jam dengan terlebih dahulu menyiapkan mikroba yang digunakan dan substratnya. Setelah proses fermentasi berakhir, akan terbentuk tiga lapisan yaitu: minyak, fraksi protein, dan air. Minyak berada pada lapisan teratas, diikuti lapisan fraksi protein (blondo) dan lapisan air. Minyak disaring dengan menggunakan kain kasa halus. (Sastramihardja,1984). Diagram alir proses fermentasi minyak kelapa dapat dilihat pada Gambar 2.6.
B.56.3.04
22
Air kelapa 1 bag Skim
Mikroba
9 bag
Pencampuran
Air bibit
1000 mL
100 mL Inokulasi
Inkubasi 24 jam pada 30 0C 10 L Pencampuran
1100 mL air bibit
Inkubasi 24 jam pada 30 0C
Pencampuran
11.1 L air bibit steril
Inkubasi 18 jam pada 30 0C
Inokulum
Gambar 2.5 Blok diagram penyiapan inokulum
B.56.3.04
23
Kelapa tua
Pengupasan
Air kelapa
Sabut & Tempurung
Daging kelapa
Tahap Penyiapan Santan
1 bag
Ampas
Santan Pencampuran Diamkan 30 menit – 1 jam 9 bag
Skim
Dekantasi
Krim 3 bag
Tahap Penyiapan Inokulum
Mikroba
Inokulum 1 bag
Fermentasi selama 10-14 jam (T, pH, kadar O2)
Dekantasi
Fraksi protein + air
Minyak
Gambar 2.6 Blok diagram proses fermentasi pembuatan minyak kelapa
B.56.3.04
24
2.4.2
Kondisi Operasi
Fermentasi dilakukan pada kondisi mikroaerofilik yaitu mikroba membutuhkan oksigen dalam jumlah relatif sedikit. Dalam praktek, keadaan mikroaerofilik ini diwujudkan dengan menyediakan sebagian kecil ruangan berisi udara dalam fermentor. Fermentor ditutup sehingga pertukaran udara hanya melalui ruang kosong itu. Pada percobaan diasumsikan konsentrasi enzim yang diproduksi mikroba maksimum pada rentang pH dan temperatur optimum pertumbuhan mikroba.
B.56.3.04
25
