Minyak

12/01/2012

Formulasi Lemak Kompetensi yang diharapkan :  Mahasiswa dapat menjelaskan formulasi lemak untuk memperoleh berbagai bentuk produk lemak/minyak

• Lemak/minyak berpengaruh terhadap : Struktur Stabilitas Flavor Mutu simpan Eating quality Penampilan

Produk pangan

Diperlukan minyak/lemak dengan sifat fisik dan organoleptik yang berbeda

Teknik Pengolahan dan Modifikasi Lemak • Tujuan : Memproduksi lemak/minyak dengan sifat yang berbeda dengan sifat alaminya Mencari alternatif pengolahan yang lebih ekonomis Meningkatkan stabilitas oksidatif Memperbaiki platabilitas Modifikasi perilaku kristalisasi Pengembangan produk dengan nilai gizi yang lebih baik (mengurangi kejenuhan dan asam lemak trans tetapi meningkatkan PUFA).

• Lemak/minyak merupakan bagian dari formulasi bahan pangan pada umumnya : pan and deep fat fried foods  baked products spoonable and pourable salad dressings nondairy products whipped toppings confectionery products Pastries  peanut butter, spreads

• Karakteristik lemak/minyak yang harus diperhatikan dalam formulasi lemak/minyak :  Flavor  Stabilitas flavor  Karakteristik fisik : konsistensi, plastisitas, emulsifikasi, sifat krim, kemampuan dioles dll  tergantung dari distribusi asam lemak pada TG  Sifat kristal  lemak adalah polimorf yang akan membentuk kristal jika suhu diturunkan  tipe kristal berpengaruh terhadap tekstur dan sifat fungsional  mempengaruhi mouthfeel (flavor release, dispersi padatan di dalam mulut)  Nilai gizi : sumber energi, asam lemak esensial, pembawa vitamin larut lemak, tapi juga berhubungan dengan penyakit jantung koroner (konsumsi lemak jenuh, kolesterol atau asam lemak trans-isomer)  Aditif : antioksidan, anti busa, inaktivasi logam, pewarna, flavor, penghambat kristal, pengawet dan emulsifier.

Karakteristik Sumber Lemak/Minyak • Lemak/minyak  TG atau ester dari gliserol dan asam lemak • Komponen gliserol dari TG  identik, sehingga sifat-sifat lemak dipengaruhi oleh asam lemaknya. • 3 aspek yang membedakan komponen asam lemak : 1. Panjang rantai  4 - 24 2. Jumlah dan posisi ikatan rangkap  0 - 3 3. Posisi asam lemak pada gliserol

1

12/01/2012

Trigliserida  Merupakan Hasil Kondensasi Dari Mol Gliserol Dg 3 Mol Asam Lemak Yg Menghasilkan 3 Mol Air Dan 1 Mol Trigliserida O H2 – C – OH

R1 - COOH

H2 - C - O – C - R1

R2 – COOH

H - C - O – C - R2

O H - C - OH

+

+ 3 H2O

O H2 – C - OH GLISEROL

H2 - C - O – C - R3

R3 - COOH 3. MOL ASAM LEMAK

TRIGLISERIDA

3. MOL AIR

KARAKTERISTIK TRIGLISERIDA SANGAT TERGANTUNG KEPADA ASAM LEMAK PENYUSUNNYANYA - (PADAT ATAU CAIR) R1 = R2 = R3  TRIGLISERIDA SEDERHANA R1 # R2 # R3  TRIGLISERIDA CAMPURAN KE 3 R BERBEDA - MEMPUNYAI 3 ISOMER 2 R YG BERBEDA  MEMPUNYAI 4 ISOMER

SINTESA TRIGLISERIDA GLISEROL Asam lemak MONOGLISERIDA Asam lemak DIGLISERIDA Asam lemak TRIGLISERIDA mono dan digliserida jarang ditemukan di alam tetapi bisa dihasilkan melalui proses hidrolisis sebagian

TRIGLISERIDA CAMPURAN >>> TRIGLISERIDA SEDERHANA RESTRICTED RANDOM DISTRIBUTION THEORY GS3, GS2U, GSU2, GU3 SUMBER L/M

JAGUNG SAWIT COCOA IKN PAUS DOMBA

KOMP.TRIGLISERIDA (% MOL) GS3 0 9 2 22

GS2U 12 54 77 9 63

GSU2 43 27 21 75 14

GU3 45 9 0 16 1

1. Short Chain Fatty Accid (SCFA) • • • • • • • • • •

4 – 10 atom C Terdapat pada : lemak susu, minyak kelapa, dan minyak inti sawit. Sedikit atau tidak berpengaruh terhadap kolestrol darah Berbentuk cair pada suhu ruang Butyric (C-4:0) has the least number of carbon atoms of all the fatty acids found in natural fats and oils. Cow’s milk fat contains about 4% butyric fatty acid, which contributes to the characteristic flavor of butter, as well as lesser amounts of C6, C-8, and C-10 fatty acids. These fatty acids also provide the rancid flavor of butter when liberated from the triglyceride by hydrolysis

2

12/01/2012

2. Asam Lemak Laurat

3. Asam Lemak Miristat (C 14-0)

• Salah satu dari 3 ALJ (palmitat dan stearat) yang paling banyak pada terdapat di alam • Dapat meningkatkan total kolesterol darah dan konsentrasi LDL dibandingkan dengan asam oleat, tetapi lebih rendah dibanding palmitat. • Sumber : minyak kelapa dan inti sawit dengan level 40-50%  SCFA dan laurat menyebabkan titik leleh menjadi rendah.

• Terdapat dalam jumlah kecil pada sebagian lemak dan minyak. • ALJ  meningkatkan kandungan kolesterol darah • Contoh pada : minyak kelapa (18,1%), minyak inti sawit (16.2%) dan lemak susu (10.8%) , lemak daging (3.2% pada tallow, dan 1.5% pda lard).

4. Asam Lemak Palmitat (C-16:0)

5. Asam Lemak Stearat (C18H36O2)

• Paling banyak terdapat pada produk pangan berlemak. • Lebih bersifat hiperkolesterolemik dibanding laurat tapi lebih kecil daripada miristat. • Terdapat pada : minyak sawit (44%), lard (26%), tallow (24%) dan minyak biji kapas (21.5%). • Kandungan asam lemak palmitat tinggi  menunjukkan produk akan membentuk kristal beta-prime (β′) yang diinginkan untuk meningkatkan plastisitas, menghaluskan tekstur dan memperbaiki sifat aerasi dan kriming • Pengaruh stabilisasi dari asam lemak palmitat tergantung pada posisinya pada TG. • Lard memiliki struktur TG asimetrik dengan palmitat terdapat pada posisi ke-2  menghasilkan kristal β  dapat diubah menjadi bentuk β′ melalui interesterifikasi

6. Long Chain Saturated Fatty Acid • Komponen utama pada beberapa minyak nabati • Arakidat (C-20:0), Behenat (C-22:0), dan lignoserat (C-24:0)  komponen minor pada minyak kacang tanah dengan total 5- 8% dari C-20. • Rapeseed oil mengandung asam erusat (41%) yang terhidrogenasi membentil asam behenat.

• Terdapat pada kebanyakan lemak dan minyak tapi hanya sedikit lemak/minyak alami yang mengandung stearat dalam jumlah tinggi. • Sumber : Cocoa butter (~34%), tallow (~18.6%), lard (~13.5%), dan butter (~12.1%) • Pada minyak nabati stearat merupakan hasil dari hidrogenasi minyak dengan kandungan asam lemak jenuh tinggi (C-18). • Dari segi gizi, stearat mempengaruhi kolesterol darah berbeda daripada asam lemak lain  asam lemak dengan C 12- C16 meningkatkan kandungan kolesterol darah, sedangkan stearat dengan C 18 tidak .

7. Asam Lemak Oleat • Asam lemak yang banyak terdapat secara alami. • Asam lemak oleat  pada minyak mempunyai efek positif terhadap kesehatan karena ALJ , transisomer minimal, berpotensi menurunkan LDL dan mempunyai stabilitas oksidatif yang tinggi. • Contoh minyak dengna kandungan oleat tinggi : minyak zaitun (Olive oil)  80%. • Peanut oil : 46,7%, lard : 43,9%, tallow, dan minyak sawit 42.5%.

3

12/01/2012

7. Asam Lemak Oleat ............. • Melalui teknik pemuliaan tanaman dan kultur jaringan dapat dihasilkan minyak nabati dengan kandungan oleat tinggi  contoh : minyak kanola (60,9%), Nu-Sun oil (60,4%), hioleic sun flower oil (81,3%), safflower oil (~81.5%). • Minyak cair dengan kandungan oleat tinggi memiliki flavor dan stabilitas penggorengan yang baik, tapi jika oleat >65% maka produk gorengan dapat kehilangan flavornya.

8. Asam Lemak Esensial ........... • Kegunaan omega 3 dan omega 6 (dalam bentuk cis) : 1. Mencegah eczema, psoriasis, rambut rontok, kegagalan fungsi imun dan syaraf 2. Memperbaiki peredaran darah dan sistem reproduksi 3. Menurunkan kandungan LDL 4. Membantu pertumbuhan dan perkembangan bayi

8.2. Asam Lemak Linolenat • Lemak dengan kandungan linolenat tinggi mudah mengalami off odors yang disebabkan oksidasi • Contoh minyak dengan kandungan lilolenat tinggi : kanola (8.8%) dan kedelai (7.6%) . • Struktur TG pada minyak kanola mengandung asam lemak linoleat dan linolenat pada posisi ke-2, mirip dengan rapeseed oil dengan kandungan erusat yang tinggi.

8. Asam Lemak Esensial • Asam lemak yang tidak dapat disintesis di dalam tubuh dan harus diperoleh melalui diet • Terdiri dari : Asam lemak linoleat (C 18:2) dengan ikatan rangkap pada atom C ke-9 dan ke-12  asam lemak omega 6 Linolenat (C 18:3) dengan ikatan rangkap pada posisi ke 9, 12, dan 15  asam lemak omega 3

8.1. Asam Lemak Linoleat (omega 3) • Minyak nabati yang kaya akan asam lemak linoleat : safflower oil (~78%), sunflower oil (~68%), corn oil (~60%), cottonseed oil (~54%), dansoybean oil (~54%). • Corn oil  flavornya relatif stabil meski linoleatnya tinggi, karena kandungan tokoferolnya yang juga tinggi.

8.2. Asam Lemak Linolenat ........... • Minyak dengan kandungan linolenat tinggi adalah minyak mudah mengering yang baik untuk industri tapin tidak baik untuk pangan karena mudah teroksidasi. • Interesterifikasi dapat meningkatkan kandungan asam linolenat dalam minyak biji kapas dari <1% menjadi 9%  flavornya mirip dengan minyak kedelai  dilakkan hidrogenasi sebagian pada minyak kedelai untuk mengurangi linolenat hingga < 2,5% yang berT/ intuk memperbaiki flavor. • Saat ini perbaikan flavor minyak kedelai dilakukan dengan cara memperbaiki proses ekstraksi, pemurnian dan bleaching.

4

12/01/2012

9. Asam Lemak Terisomerasi • Rumus kimia sama, tapi struktur molekul berbeda • Bentuk-bentuk isomerasi lemak dan minyak : 1. 2. 3. 4.

Triglyceride rearrangement isomerization Positional isomerization Geometric isomerization Conjugated linoleic fatty acids (CLAs)

9.2. Positional isomerization • Isomerasi dalam kondisi asam atau basa atau suhu tinggi, sehingga ikatan rangkap pindah dari atom C ke 9 dan 10, 10 dan 12 atau 8 dan 10. • Nilai gizi dan fungsionalnya akan hilang ketika lemak mengalami perubahan posisi ikatan rangkap.

9.4. Conjugated linoleic fatty acids (CLAs) • Secara alami adalah isomer dari asam lemak linoleat dengan 2 ikatan rangkap terkonjugasi pada atom C ke 9 dan 11 atau 10 dan 12 dengan posisi bisa cis atau trans. • Dihasilkan secara alami pada sapi oleh bakteri rumen yang bersifat anaerob selama biohidrogenasi. • Hasil penelitian menunjukkan CLAs bersifat sebagai antitumorigenic dan antiatherogenic

9.1. Triglyceride rearrangement isomerization • Perubahan posisi asam lemak pada molekul gliserin . • Dihasilkan dari proses interesterifikasi atau pemanasan. • Mempengaruhi karakyteristik kristal dan merubah titik leleh serta metabolisme lemak.

9.3. Geometric isomerization • Ikatan rangkap dapat berada pada konfigurasi cis atau trans • Lemak/minyak allami umumnya mempunyai bentuk cis yang sangat reaktif dan hanya membutuhkan sedikit energi untuk berubah ke bentuk trans.

10. Asam Lemak erusat • Banyak terdapat pada Rapeseed oil (41%) • Berbahaya bagi manusia dikembangkan biji mustard dengan kandungan asam erusat yang rendah  minyak kanola • Kandungan erusat pada Canola oil tidak boleh > 2.0% (FDA). • Rapeseed oil hanya bisa digunakan setelah dihidrogenasi sehingga mempunyai bil iod yang rendah, karena erusat (C22 : 1) diubah menjadi behenat (C 22:0).

5

12/01/2012

PALATABILITAS

PALATABILITAS ..........

• Tdd : sifat fisik dan organoleptik (kesukaan) • Parameter yang penting untuk lemak/minyak pangan : flavor • Sensasi flavor adalah gabungan dari rasa, bau dan rasa di mulut (mouth feel) • Lemak/minyak adalah pelarut yang baik untuk berbagai komponen rasa dari makanan. • Penyebab off flavor : oksidasi dan hidrolisis

• Mouth feel dan flavor adalah sifat organoleptik yang harus dikontrol melalui sifat fisik produk lemak dan minyak  seleksi titik leleh dari minyak baik yang alami maupun yang sudah dihidrogenasi, difraksionasi atau diesterifikasi dan interesterifikasi di dalam formulasi campuran lemak/minyak.

Stabilitas Oksidatif • Lemak dengan kandungan ALJ tinggi atau lemak yang dihidrogenasi lebih stabil terhadap oksidasi • Lemak dengan kandungan ALTJ tinggi lebih mudah teroksidasi menghasilkan bau dan flavor tidak enak • Banyaknya O2 yang dapat menimbulkan bau tidak enak pada lemak tergantung pada : Komposisi asam lemak Posisi ALTJ pada gliserol Tingkat asam lemak yang diisomerasi Adanya antioksidan dan katalis Suhu

Stabilitas Oksidatif ......... • Nilai inherent oxidative stability berbeda2 untuk tiap jenis lemak/minyak  dipertimbangkan dalam formulasi lemak dan minyak • Stabilitas oksidatif dapat dikontrol melalui derajat dan tipe ketidak jenuhan  dengan cara :  Seleksi sumber minyak Pencampuran beberapa jenis minyak (blending) Pengolahan  hidrogenasi, fraksinasi dan interesterifikasi

6

12/01/2012

Stabilitas Oksidatif .........

Stabilitas Oksidatif .........

• Oksidasi lemak pada bahan pangan juga dipengaruhi oleh komponen lainnya seperti air, protein, karbohidrat dan mineral serta banyaknya lemak di dalam bahan pangan. • Untuk bahan pangan dengan kandungan lemak tinggi komponen lain terdispersi di dalam lemak (misal emulsi W/O)  lemak akan berada dipermukaan dan langsung berhubungan dengan udara  laju oksidasi = laju oksidasi lemak secara individu.

• Faktor2 yang mempengaruhi laju oksidasi pada bahan pangan berlemak dimana lemak sebagai fase terdispersi (non kontiniu) adalah :  aw  laju oksidasi rendah pada aw 0.2 – 0.3  ratio lemak bebas dan lemak terikat  pH : laju oksidasi rendah pada pH mendekati 7  pada pH rendah dan adanya logam yang terlarut akan mempercepat oksidasi.

Reversi Flavor

Reversi Flavor ...............

• Penting untuk lemak dengan kandungan PUFA tinggi. • Derajat dan tipe perubahan flavor tergantung dari sumber minyak • Contoh : Minyak kedelai dan kanola  flavor beany atau grassy  berhubungan dengan autooksidasi linolenat Minyak biji bunga matahari dan saff flower  seedy flavor  oksidasi linoleat

• Off flavor dapat terjadi selama hidrogenasi  untuk minyak kedelai disebut straw atau haylike. • Hasil penelitian : interesterifikasi asam lilolenat ke dalam minyak biji kapas  menghasilkan soybean oil flavor  dilakukan hidrogenasi selektif untuk mengganti linolenat menjadi linoleat dan memperbaiki flavor minyak salad dari kedelai

Reversi Flavor ............. • Untuk mencegah off flavor  kandungan linolenat 3-9%  diperoleh dengan hidrogenasi selektif  menurunkan bil.iod hingga < 110. • Stabilitas oksidatif meningkat dengan meningkatnya tingkat hidrogenasi

7

12/01/2012

Antioksidan • Komponen kimia yang dapat meningkatkan stabilitas oksidatof dan memperpanjang umur simpan lemak dengan cara memperlambat ketengikan oksidatif. • F/ ini diperoleh dengan cara menghambat atau mencegah mekanisme autooksidasi gliserida • Antioksidan bertindak sebagai akseptor radikal bebas  menghambat oksidasi pada tahap awal. • Aox pada bahan pangan : - Aox alami - Aox sintesis • Aox alami : asam sitrat, askorbat, tartarat, karoten, lesitin, asam maleat dan guar gum

Antioksidan ........... • Jenis aox sintesis yang diizinkan : 1. Tokoferol 2. Propil galat 3. Butylated hydroxyanisole (BHA) 4. Butylated hydroxytoluene (BHT) 5. Tertiary butylhydroquinone (TBHQ)

Antioksidan ........... 2. Propil Galat • Aox yang efektif untuk meningkatkan umur simpan minyak nabati • Konsentrasi penggunaan : 0.01 - 0.02% • Kelemahan : kelarutannya rendah, menyebabkan perubahan warna dan tidak tahan panas. • Lemak yang di (+) PG akan berwarna lebih gelap jika disimpan pada wadah besi, dikemas dengan kemasan logam atau jika bersentuhan dengan Logam pada saat pengolahan  terbentuk kompleks besi-galat. • PG juga menjadi inaktif pada kondisi basa

Tabel 2. Senyawa yang digunakan sebagai Aox No.

Antioksidan

No.

Antioksidan

1.

Asam Askorbat

11.

Sesamol

2.

Asam sitrat

12. Propil galat

3.

Asam galakturinat

13. Lauril galat

4.

-tokoferol

14. Hexil galat

5.

-tokoferol

15. Asam galat

6.

-conidendrol

16. Butylated Hydroxyanisole (BHA)

7.

-conidendrol

17. Di-tert-butyl-p-cresol

8.

Norconidendrin

18. Nordihydroguaiaretic acid (NDGA)

9.

Gum guaial

19. Lesitin

10.

Hydroquinon

20. Katekol

Antioksidan ........... 1. Tokoferol  Aox alami pada minyak nabati Aplikasi : kosentrasi 0.02 - 0.06%. Baik untuk lemak

Antioksidan ........... 3. Butylated hydroxyanisole (BHA)  Dapat digunakan untuk produk yang dipanaskan, misalnya pada proses baking dan frying Mempunyai bau fenolik yang sangat kuat yang tidak diketahui saat awal pemanasan Pada konsentrasi ion logam alkali seperti Na atau K akan menimbulkan warna pink.

8

12/01/2012

Antioksidan ...........

Antioksidan ........... 4. Butylated hydroxytoluene (BHT)

• Mempunyai struktur molekul mirip BHA. • BHA dan BHT sangat larut dalam lemak dan minyak pangan. • Tidak larut dalam air • Jika ada besi maka BHT dapat menyebabkan warna menjadi gelap.

Tabel 1. Stabilitas Kuning Telur yang ditambahkan Aox Perlakuan

Stabilitas (jam)

Kontrol

4

Asam sitrat (0.01%)

4

BHA (0.01%)

7

BHA (0.01%) + Asam Sitrat (0.01%)

8

BHA (0.25%)

17

BHA (0.25%) + asam sitrat (0.01%)

18

BHA (0.05%)

35

BHA (0.05%) + Asam Sitrat 0.01%

32

5. Tertiary butylhydroquinone (TBHQ)  saat ini penggunaannya sudah diisinkan di USA tapi beberapa negara masih menolak.  aox yang paling efektif untuk minyak nabati yang tidak jenuh Keuntungan : 1. Tidak menyebabkan perubahan warna jika terdapat Fe 2. Tidak terjadi perubahan aroma 3. Kelarutan dalam lemak baik 4. Efektif untuk lemak hewan dan nabati 5. Tidak rusak saat pemanasan (pemanggangan dan penggorengan) 6. Pengarus stabilitas > tokoferol  Kelemahan : pada kondisi basa atau adanya protein dan garam tertentu dapat menimbulkan warna pink

Hidrolisis • Disebabkan oleh kadar air yang tinggi serta adanya enzim. • Menghasilkan ALB, di dan mono gliserida serta gliserol. • Pada minyak nabati dengan jumlah atom C 1618, maka kandungan ALB 1-3% tidak menyebabkan bau, tetapi pada minyak kelapa dan minyak inti sawit yang kaya akan asam lemak dengan atom C 6-C12 maka sudah menimbulkan bau.

Mouth Feel • Tergantung pada : 1. Suhu 2. Sensasi rasa 3. Tekstur  tergantung pada liquiditas • Ditentukan oleh terbentuknya lapisan tipis minyak dari lemak cair tergantung pada viskositas atau melelehnya lemak padat di mulut untuk memberikan efek mendinginkan • Titik leleh dibagi atas 4 zona liquiditas yang ditunjukkan oleh keadaan fisiknya pada suhu : dingin, suhu ruang, suhu tubuh dan suhu pemanasan.

9

12/01/2012

Karakteristik Fisik • Penting dalam memformulasi suatu produk untuk tujuan/penggunaan khusus • Misal dalam formulasi margarin dan shortening • Tdd : plastisisasi, kekerasan (hardness), kelembutan (softness), tekstur, kelarutan, mouth feel, aerasi, dan sifat lain tergantung dari produk pangannya.

Tipe Kristal Lemak • Menentukan tekstur dan sifat fungsional lemak/minyak • Tahapan pembentukan kristal lemak : Alpha  Beta Prime  Mixed  Beta • Laju transformasi tergantung dari kemurnian lemak  semakin murni maka semakin cepat membentuk kristal beta yang stabil • Tipe kristal ditentukan oleh : 1. Kandungan asam lemak palmitat 2. Distribusi dan posisi palmitat dan stearat pada TG 3. Derajat hidrogenasi 4. Derajat randomisasi

’ Kristal • Ukurannya kecil, lembut dan berbentuk seperti jarum • Pertumbuhan kristal tidak lebih dari 1  • Dapat bersatu membentuk kristal yang lebih padat dan rigid. • Cenderung membentuk struktur 3 dimensi dan dalam jumlah besar bersifat imobil di dalam minyak. • Bentuk yang disukai untuk produk lemak padat karena akan meningkatkan plastisitas.

Karakteristik Fisik ..... • Cara untuk merubah karakteristik fisik : Hidrogenasi Interesterifikasi Fraksinasi Penambahan emulsifier

 Kristal • Titik leleh paling rendah dibanding bentuk kristal lain • Molekul2 saling berjauhan dan lemak dalam kondisi padat • Mudah pecah, transparan, ukuran kristal 5  • Mudah mengalami transformasi sehingga titik lelehnya meningkat.

 Kristal • Titik leleh tinggi, ukuran kasar, besar dan berbentuk platelet yang stabil. • Ukuran 25 -50  dan dapat berkembang hingga mencapai ukuran >100  selama peride aging. • Sekumpulan β-crystals dapat berukuran diameter  1 mm  penampilan “grainy” pada produk lemak/minyak dan dapat dipisahkan dari minyak.

10

12/01/2012

Plastisitas Lemak • 3 kondisi yang perlu diperhatikan : 1. Adanya Fase liquid dan padat 2. Bagian padatan harus terdispersi dalam jumlah yang cukup untuk dapat saling menahan melalui gaya kohesif 3. Proporsi 2 fase harus sesuai

• Plastisitas tergantung pada : jumlah bagian padat, bentuk, ukuran dan distribusi kristal, perkembangan inti kristal untuk tetap bertahan pada suhu tinggi .

Hydrogenated Basestock System • Produsen lemak/minyak memiliki basestock system yang akan dijadikan bahan dasar pada blending oil • Di AS basestock system didominasi oleh minyak kedelai • Contoh base stock system untuk pembuatan shortening dan margarine (Tabel 4.6.)

11

12/01/2012

Reduced and Trans Free Formulation • Misal pada produk margarin dan shortening • Diperoleh dengan cara : 1. Blending 2. Interesterifikasi 3. Fraksinasi 4. Genetically Modified Oil (GMO)

12

12/01/2012

Emulsifikasi • Sifat emulsi lemak/minyak dapat diperbaiki dengan memperbaiki struktur lemak atau penambahan surfaktan/emulsifier

Emulsifikasi ........ • Fungsi bahan pengemulsi (emuldifier) pada produk pangan berlemak : 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9.

Emulsifier Emulsion stabilizer Antistaling agent Aerator Texturizer Lubricator Defoamer Dispersant Moisture barrier

10.Oxygen barrier 11.Chrystal Modifier 12.Carrier 13.Stickness/Tackiness Reducer 14.Wetting Agent 15.Agglomeration Agent 16.Palatability improver

Emulsifikasi ........ • Type-type emulsifier yang digunakan dalam bahan pangan : Mono- and diglycerides Propylene glycol esters Sorbitan esters Polyoxyethylene sorbitan esters Polyglycerol esters  Lactated esters Lecithin

Emulsifikasi ........ • Pertimbangan dalam memilih jenis emulsifier : 1. Sifat fungsional produk pangan yang diingonkan 2. Metode pengolahan (homogenisasi, pasteurisasi, whipping, cooking, baking, fermentasi, pumping, extruding, blending) 3. Bentuk produk akhir (liquid, powder, solid, gel, dispersi, emulsi , foam) 4. Cara penanganan konsumen 5. Cara penyimpanan 6. Flavor dan mouth feel 7. Formulasi (pengaruh ingredients lain) 8. Nilai ekonomis 9. Legalitas (peraturan)

13

12/01/2012

Emulsifiers: karakteristik kimia

Pemilihan Emulsifier • Sistem HLB (hydrophilic-lipophilic balance)

 Nilai Iodine

• HLB : 1 s/d 50

 Nilai keasaman

• HLB > 10 berarti lebih hydrophilic • HLB < 10 berarti lebih lipophilic

 Nilai saponifikasi

• HLB 4 s/d 6 sesuai untuk emulsi w/o

 Sifat asam lemak

• HLB 8 s/d 18 sesuai untuk emulsi o/w

Emulsifiers: karakteristik fisik

Emulsifiers: karakteristik ikatan Jenuh

Fat base

Tidak Jenuh



Bentuk fisik



Titik leleh

Rendah

Nilai Iodine

Tinggi



Ukuran partikel

Bentuk fisik



Paste Liquid

Pembawa (carrier)

Block Prill Bead Fine powder



Nilai HLB

Tinggi

Titik leleh

Rendah

Kisaran Nilai HLB Di and Monoglyceride

2.1

Lactylated Monoglyceride

2.4

PGME / Mono and diglyceride

2.6

Glycerol MonoMono-oleate

3.3

Mono--Diglycerides Mono

4.0

Soaped MonoMono-Diglyceride

5-6

Sorbitan Monostearate

4.2

Triglycerol Monostearate

4.7

Polysorbate 65

10.5

Triglycerol MonoMono-oleate

13.0

Ethoxylated monoglyceride

13.5

Polysorbate 60

14.9

Polysorbate 80

15.0

14

12/01/2012

Mono- dan Digliserida

Pemilihan Emulsifier

• Sangat lipophilic, HLB 1 s/d 10 • Diperoleh dari transesterifikasi gliserol dan triasilgliserida • Digunakan pada produk bakery, frozen desserts, icings, topping, dan peanut butter

• Sistem PIT (phase inversion temperature) • Bila suhu meningkat maka gaya hidrofobik menjadi makin kuat • Emulsifier yang mudah larut dalam air pada suhu rendah bisa menjadi lebih larut dalam minyak bila suhu dinaikkan • Nilai PIT berkorelasi dengan HLB dan stabilitas emulsi

Sucrose esters • • • • •

Mono-, di-, dan tri- ester sukrosa dan asam lemak Biasanya memiliki HLB 7 s/d 13 Mono-ester HLB > 16 untuk emulsi o/w Di-ester sesuai untuk emulsi w/o Tri-ester HLB ~ 1

Sorbitan ester • Yang diijinkan untuk makanan hanyalah sorbitan monostearate • Diperoleh dari reaksi sorbitol dan asam stearat • Dikenal dengan nama komesial SPAN 60 • HLB 4,7

Polysorbates • Polyoxyethylene sorbitan esters • Diperoleh dari reaksi sorbitan ester dan ethylene oxide • Polysorbate 60 (polyoxyethylene sorbitan monostearate / TWEEN 60, HLB 14.9) • Polysorbate 80 (polyoxyethylene sorbitan monooleate / TWEEN 80, HLB 15.0)

Stearoyl lactylates • • • • •

Ionic emulsifier Paling hydrophilic emulsifier Ester asam laktat dan monogliserida dan mengandung Ca atau Na Membentuk ikatan yang kuat dengan gluten Digunakan pada produk bakery

15

12/01/2012

Aplikasi Emulsifier

Lecithin • Margarine • Amphipilic emulsifier • Campuran phospholipid • Diperoleh secara komersial dari kedelai • Bisa dimodifikasi untuk mendapatkan kisaran HLB yang lebar • Digunakan pada bakery, chocolate, confectionery products

– Mengapa digunakan emulsifier ? – Margarine mengandung 16% air, emulsi w/o, memperbaiki stabilitas emulsi selama penyimpanan – Emulsifier yang mana ? – Mono- dan digliserida dengan asam lemak rantai panjang 

Ice Cream – Mengapa digunakan emulsifier ? – Merupakan emulsi o/w, perlu distabilkan dengan emulsifier sebelum pembekuan, selama pembekuan emulsifier mengendalikan destabilisasi emulsi – Emulsifier yang mana ? – Polysorbate

Aplikasi Emulsifier • Produk bakery – Mengapa digunakan emulsifier ? – Membantu pencoklatan yang seragam, memperbaiki retensi air, memperbaiki kelembutan – Emulsifier yang mana ? – Stearoyl lactylates 

Konfeksioneri – Mengapa digunakan emulsifier pada coklat ? – Mengurangi pemakaian cocoa butter, memperbaiki mouthfeel, dan mengurangi kelengketan dengan bahan pengemas – Emulsifier yang mana ? – Lecithin

Pengembangan Produk • Lemak/minyak merupakan bahan tambahan fungsional pada berbagai produk pangan • Karakteristik lemak/minyak menentukan karakteristik pengolahan dan produk akhir. • Struktur dan karakteristik gliserida mempengaruhi sifat fungsional dari produk pangan  Sistem lemak pangan perlu dikembangkan dalam hal pengembangan produk pangan

Pengembangan Produk ....... • 3 metode pengembangan produk pangan yang menggunakan lemak/minyak : 1. Pengembangan Aplikasi : pengaruh sumber lemak, basestocks, fraksi lemak, produk interesterifikasi, emulsifier dan bahan tambahan lain, konsistensi dan karakteristik produk akhir.. 2. Pengembangan Analisis : penentuan komponen2 yang didasarkan atas kontribusinya thd keterbatasan analisa yang telah ada. 3. Replikasi trigliserida : pencampuran berbagai sumber minyak untuk memperoleh struktur TG yang berbeda.

16

12/01/2012

Pengembangan Aplikasi

Pengembangan Aplikasi .........

• Diperlukan studi tentang : 1. Identifikasi parameter mutu utama dari produk 2. Pengetahuan tentang identifikasi dan evaluasi sifat fisikokimia yang diinginkan 3. Mengenali atribut fungsional yang primer dan sekunder yang diperlukan untuk pengembangan produk • Hasil dari studi ini : tersedianya informasi yang dibutuhkan untuk pengembangan produk : bahan2 yang dibutuhkan, serta standar mutu produk

• Misal : karakteristik minyak salad dievaluasi dengan metode Cold Test (AOCS, Cc 11-53,50)  menentukan resistensi minyak terhadap kristalisasi ketika di tempatkan pada “ice bath”  metode ini dikembangkan untuk mengevaluasi penerimaan dari produk minyak yang akan digunakan dalam produksi mayonaise dan salad dressing. • Minyak yang berkabut atau mengalami solidifikasi pada suhu rendah, jika digunakan dalam pembuatan salad dressing menyebabkan pecahnya emulsi. • Kurva Solids Fat Index (SFI) dan solids fat content (SFC)  penting untuk memperoleh konsistensi dan performansi dari shortening dan margarin.

Pengembangan Aplikasi ......... • Contoh lain penentuan nilai SFI untuk margarin dan shortening yang standard adalah : 1. Untuk Magarine : • SFI pada suhu 50°F (10°C) menunjukkan kemampuan untuk di oles pada suhu refrifgerator • SFI pada suhu 70°F (21.1°C) menunjukkan resistensi produk terhadap kehilangan minyak pada suhu ruang • SFI pada suhu 92°F (33.3°C) menunjukkan karakteristik mouth feel atau melelh pada suhu tubuh. :

Pengembangan Analisis • Formulasi produk lemak dan minyak membutuhkan pengetahuan tentang kontribusi tiap komponen  analisa sifat fisikokimia Bil.Iod dan analisa komposisi asam lemak dari Fat Blending  linier dengan nilainya pada lemak/minyak scr individu SFI pada fat blending  non linier dengan nilai Sfi pada lemak/minyak individu

Pengembangan Aplikasi ......... 2. Untuk shortening : • SFI pada suhu 50°F (10°C) menunjukkan konsistensi pada suhu rendah • SFI pada suhu 80°F (26.7°C) menunjukkan konsistensi pada suhu adonan • SFI pada suhu 104°F (40°C) menunjukkan resistensi pada penyimpanan suhu tinggi.  Untuk pengembangan produk maka mungkin dibutuhkan standard yang berbeda.

Pengembangan Analisis ..... • Perhitungan untuk Minyak Cair   terdapat pengaruh kelarutan msg2 lemak padat terhadap nilai SFI  besarnya tergantung pada jumlah minyak cair dalam campuran dan kekerasan dari lemak padat. Rumus untuk menghitung faktor kelarutan : (SFI Basestoc x % basestock)- SFI Campuran % Minyak Cair

17

12/01/2012

Pengembangan Analisis ..... • Perhitungan untuk campuran Basestock :  SFI campuran basestock ditentukan dengan menjumlahkan rata2 dari nilai SFI masing2 basestock Jika nilai SFI dari salah satu komponen tidak ada  menunjukkan padatan dari basestock lainnya akan dilarutkan. Pengaruh kelarutan ditentukan dengan cara yang sama seperti pada minyak cair.

Pengembangan Analisis ..... • Perhitungan Campuran lemak padat :  Lemak padat secara normal berkontribusi 100% thd nilai SFI  Nilai SFI yang sebenarnya tidak tersedia untuk lemak keras dengan nil iod rendah  dapat memecahkan SFI Dilatometer selama analisis.  Pengaruhnya thd SFI ditentukan dengan mengevaluasi campuran dari lemak keras dengan basestock atau minyak cair untuk mengidentifikasi pengaruh lemak keras thd peningkatan SFI pada tiap suhu.  Rumus untuk menghitung pengaruh lemak keras : (Nilai SFI campuran) – (Nilai SFI basestock) % lemak keras

18

12/01/2012

Replikasi Trigliserida • Lemak alami : campuran berbagai TG  sifat fungsional dan mutunya berhubungan dengan sifat dan mutu TG • Formulasi dengan metode replikasi TG membutuhkan pengetahuan kualitatif dan kuantitatif dari komposisi molekul TG pada sistem produk lemak akhir  butuh peralatan lab yang sesuai, metode analisis dan waktu yang lama  diperoleh dari komposisi AL (baik yang murni maupun yang sudah mengalami isomerasi karena adanya proses hidrogenasi, fraksinasi, interesterifikasi dsb).

Replikasi Trigliserida ...... • Sumber minyak atau proses pengolahan dapat mengandung atau menghasilkan TG yang tidak diinginkan  harus dipisahkan dari campuran  menghasilkan byproduct perlu dipelajari biaya penggunaan dari fraksi ini. • Replikasi TG baru berhasil pada CBE (Cocoa butter equivalent).

Cocoa Butter ..... • Sistem 3 komponen TG pada Cocoa Butter tdd : Palmitat-Oleat-Palmitat (POP), Palmitat-Oleat-Starat (POS) dan Stearat-Oleat-Starat (SOS) • Produk komersial tdd : minyak sawit dengan fraksi titik leleh sedang dan kaya akan POP dicampur dengan lemak seperti “Shea” atau “Sal” yang difraksinasi untuk mendapatkan TG yang kaya akan POS dan SOS  dicampur dengan proporsi dan cara yang benar  lemak nabati yang equivalen dengan Cocoa Butter.

Cocoa Butter • Komposisi :  Trigliserida simetris ±75%, dengan AL Oleat pada posisi ke-2. 20% TG yang cair pada suhu ruang • Titik leleh 32- 35°C • Melunak pada suhu 30-32°C. • Komposisi TG yang unik dan DG yang sangat rendah berkontribusi thd sifat2 fisik Cocoa Butter yang diinginkan dan kemampuannya mengkristal kembali dalam bentuk kristal yang stabil.

Interchangeability dari Sumber Lemak/Minyak • Tujuan : Mengatasi masalah ketersediaan sumber lemak Mengurangi biaya Larangan dalam agama Keinginan konsumen Legislasi, dll

19

12/01/2012

Interchangeability dari Sumber Lemak/Minyak ..

Interchangeability dari Sumber Lemak/Minyak ..

• Derajat pertukaran ditentukan oleh : 1. Karakteristik produk awal 2. Sumber lemak atau lemak yang akan disubstitusi 3. Aplikasi 4. Tersedianya informasi tentang produk

• Bahan baku yang dipertukarkan : bahan yang tersedia dengan variasi komposisi kiimia dan sifat fisik  perlu teknik pengolahan yang sesuai. • Perlu dipertimbangkan : emulsifier, antioxidant, crystal inhibitors, antifoamers dan bahan tambahan lain.

20