PENGARUH RASIO ETANOL DAN AIR SERTA KONSENTRASI NaOH PADA PEMURNIAN MONODIASILGLISEROL
BALYA AL BASHIR
DEPARTEMEN TEKNOLOGI INDUSTRI PERTANIAN FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2014
PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA* Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi berjudul Pengaruh Rasio Etanol dan Air serta Konsentrasi NaOH pada Pemurnian Mono-Diasilgliserol adalah benar karya saya dengan arahan dari komisi pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apa pun kepada perguruan tinggi lain mana pun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir skripsi ini. Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut Pertanian Bogor.
Bogor, Desember 2014 Balya Al Bashir NIM F34100097
ABSTRAK BALYA AL BASHIR. Pengaruh Rasio Etanol dan Air serta Konsentrasi NaOH pada Pemurnian Mono-Diasilgliserol. Dibimbing oleh DWI SETYANINGSIH. Mono-diasilgliserol (M-DAG) merupakan salah satu emulsifier yang dapat diperoleh dengan mengesterifikasi gliserol dan asam lemak bebas. Pada hasil esterifikasi gliserol dan asam lemak bebas masih terdapat kandungan fraksi ALB dan TAG yang dapat menurunkan kualitas M-DAG. Oleh karena itu, untuk menghilangkan fraksi ALB dan TAG diperlukan pemurnian dengan metode saponifikasi menggunakan NaOH serta ekstraksi menggunakan etanol dan air. Tujuan dari penelitian ini adalah menentukan pengaruh NaOH dan rasio etanol dan air terhadap proses pemurnian. Proses diawali dengan menambahkan pelarut heksan pada sampel dengan rasio 1:5. Selanjutnya sampel tersebut ditambahkan 6 ml NaOH 0,1 N, 30 ml NaOH 0,01 N, dan tanpa menambah NaOH. Kemudian campuran diekstraksikan dengan etanol dan air dengan rasio volume yang berbeda (50:50,75:25). Selanjutnya sampel disaring untuk mendapatkan M-DAG murni dengan menggunakan kertas saring whatman no.41. Hasil penelitian menunjukkan bahwa penambahan NaOH dan rasio etanol dan air berpengaruh terhadap pemurnian M-DAG. Produk terbaik yang dihasilkan yaitu perlakuan NaOH 0,1 N dan rasio etanol dan air 50:50. Kondisi ini menghasilkan M-DAG dengan rendemen 39,68%, nilai pH 6, stabilitas emulsi 72% selama 12 jam, luas area MAG sebesar 5063 unit, DAG 4255 unit, dan TAG+ALB 10065 unit, kadar asam lemak bebas 13,62 %, Titik leleh 52 0C, memiliki warna putih, tekstur kering, dan tidak berbau. Kata kunci : asam lemak bebas, emulsifier, M-DAG
ABSTRACT BALYA AL BASHIR. Effect of Ratio of Ethanol and Water Purification and Concentration of NaOH in the Mono-diacylflycerol. Supervised by DWI SETYANINGSIH. Mono-diacylglycerol (MDAG) is an emulsifier which can be obtained by esterifying glycerol and free fatty acids. Esterification result still contain FFA and TAG fraction that can degrade the quality of MDAG. Therefore, to eliminate the FFA and TAG fractions, needs to be purified by ethanol and water extraction method and saponification using NaOH. The aim of this study was to determine the effect of NaOH and the ratio of ethanol and water to the purification process.The process began by adding hexane to the sample with a ratio of 1:5. Then, NaOH 0,1N was added to the samples as much as 6ml, 30ml for NaOH 0,01N and without adding NaOH. Then samples extracted with ethanol and water with different volume ratio (50:50,75:25). Samples filtered using Whatman number 41 to obtain pure M-DAG. The best product derived from NaOH 0,1N treatment with ethanol and water ratio of 50:50. The result showed that the addition of NaOH with ratio of ethanol-water affect M-DAG purity. M-DAG produced with the yield of 39,68%, pH value of 6, emulsion stability of 72% for 12 hours, width area from MAG is about 5063 unit, 4255 unit for DAG, and 10065 unit for TAG+ALB, free fatty acid level by 13,62%, melting point 52 0C, has a white colour, dry texture, and odorless. Keywords: emulsifier, free fatty acids, M-DAG
PENGARUH RASIO ETANOL DAN AIR SERTA KONSENTRASI NaOH PADA PEMURNIAN MONODIASILGLISEROL
BALYA AL BASHIR
Skripsi sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknologi Pertanian pada Departemen Teknologi Industri Pertanian
DEPARTEMEN TEKNOLOGI INDUSTRI PERTANIAN FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2014
Judul Skripsi:Pengaruh Rasio Etanol dan Air serta Konsentrasi NaOH pada Pemurnian Mono-Diasilgliserol. Nama : Balya Al Bashir NIM : F34100097
Disetujui oleh
Dr Dwi Setyaningsih, STP, MSi Pembimbing
Diketahui oleh
Prof Dr Ir Nastiti Siswi Indrasti Ketua Departemen
Tanggal Lulus:
PRAKATA Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah SWT atas segala karuniaNya sehingga karya ilmiah ini berhasil diselesaikan. Tema yang dipilih dalam penelitian yang dilaksanakan sejak bulan Maret 2014 sampai bulan Agustus 2014 ini ialah Mono-Diasilgliserol, dengan judul Pengaruh Rasio Etanol dan Air serta Konsentrasi NaOH pada Pemurnian Mono-Diasilgliserol. Terima kasih penulis ucapkan kepada Ibu Dr Dwi Setyaningsih, S.TP MSi selaku dosen pembimbing atas arahan dan bimbingannya selama penulis menyelesaikan penelitian dan skripsi. Prof Dr Ir Ani Suryani, DEA dan Dr Ir Liesbetini HadiTjaroko Ms selaku dosen penguji yang telah memberikan saran dan masukan kepada penulis. Seluruh staf dan teknisi Laboratorium Teknologi Industri Pertanian IPB yang telah banyak membantu selama kuliah dan penelitian. Keluarga yang selalu memberikan motivasi dan doa kepada penulis sehingga dapat menyelesaikan pendidikan di IPB. Alzara Zetiara dan Very Heri Yesen Silalahi selaku teman sebimbingan yang selalu saling membantu selama penelitian dan penyusunan skripsi. Fitrian Rahmat Hartanto, Sugiyono dan teman-teman TIN IPB angkatan 47 yang selalu memberi motivasi dan doa selama penelitian, dan semua pihak yang tidak disebutkan satu persatu. Semoga karya ilmiah ini bermanfaat.
Bogor, Desember 2014 Balya Al Bashir
DAFTAR ISI
DAFTAR TABEL DAFTAR GAMBAR DAFTAR LAMPIRAN PENDAHULUAN Latar Belakang Perumusan Masalah Tujuan Penelitian Ruang Lingkup Penelitian METODE PENELITIAN Bahan Alat Prosedur Penelitian Analisis M-DAG Sebelum dan Sesudah Pemurnian HASIL DAN PEMBAHASAN Karakterisasi Bahan Baku Pemurnian M-DAG dan Karakterisasi Produk M-DAG Rendemen M-DAG Setelah Pemurnian Analisa Kromatografi Lapis Tipis (KLT) Persen Asam Lemak Bebas Analisa GC-MS Stabilitas Emulsi Pengukuran pH Titik Leleh Karakteristik Visual SIMPULAN DAN SARAN Simpulan Saran DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN RIWAYAT HIDUP
ix ix ix 1 1 2 2 2 2 2 2 3 4 7 7 8 9 9 11 12 13 14 14 15 17 17 17 18 19 26
DAFTAR TABEL 1. Karakterisasi M-DAG kasar sebelum pemurnian 2. Uji GC-MS terhadap M-DAG 3. Uji titik leleh dan nilai pH 4. Uji karakteristik fisik secara visual
7 12 14 15
DAFTAR GAMBAR 1. Diagram Pemurnian M-DAG dengan Rasio Etanol dan Air (50:50 dan 75:25) serta konsentrasi NaOH (0.1 N, 0.01 N, dan tanpa NaOH) 2. Diagram Pemurnian M-DAG dengan Rasio Etanol dan Air 50:50 serta NaOH 0.24 gram 3. M-DAG kasar sebelum pemurnian 4. Uji kromatografi lapis tipis (KLT) 5. Luas area (Unit) MAG, DAG, TAG+ALB produk M-DAG hasil pemurnian 6. Persen asam lemak bebas produk M-DAG 7. Stabilitas emulsi produk M-DAG
3 4 7 10 11 12 14
DAFTAR LAMPIRAN 1. Rendemen M-DAG setelah pemurnian 2. Luas area komposisi (Spot Fraksi) M-DAG 3. Kadar ALB setelah pemurnian 4. Karakterisasi M-DAG dengan suhu 500C 5. Hasil analisa GCMS sebelum pemurnian 6. Hasil analisa GCMS setelah pemurnian 7. Stabilitas emulsi produk M-DAG 8. Uji statistika (Anova) parameter rendemen 9. Uji statistika (Anova) parameter luas area komposisi M-DAG 10. Uji statistika (Anova) parameter kadar ALB 11. Uji statistika (Anova) parameter stabilitas emulsi 12. Perhitungan molar ALB dan NaOH
19 19 19 19 20 21 22 22 23 24 24 25
PENDAHULUAN Latar Belakang Emulsifier merupakan bahan yang dapat mengurangi tegangan permukaan dan antarmuka dua fase yang dalam keadaan normal tidak saling bercampur sehingga menyebabkan keduanya dapat bercampur dan membentuk emulsi. Salah satu emulsifier yang sering dijumpai dalam kehidupan sehari-hari yaitu emulsifier jenis mono-diasilgliserol (M-DAG). M-DAG ini juga dapat digunakan di industri baik pangan maupun non pangan. Menurut Kamel (1991) dan O’Brien (1998), campuran M-DAG merupakan emulsifier yang paling banyak digunakan dalam industri pangan, yaitu sekitar 70% dari total penggunaan emulsifier. MDAG adalah emulsifier yang paling banyak digunakan dengan status GRAS (generally recognized as safe) atau aman untuk dikonsumsi (Kamel 1991 dan Zielinski 1997). M-DAG dapat dibuat dengan reaksi esterifikasi yaitu reaksi antara asam karboksilat dan alkohol untuk membentuk ester. Reaksi esterifikasi dalam pembuatan M-DAG dapat dilakukan dengan cara kimiawi dan enzimatis. Reaksi esterifikasi kimia sederhana dapat dilakukan pada suhu tinggi tanpa menggunakan katalis dan pada suhu yang lebih rendah diperlukan katalis. Sedangkan reaksi esterifikasi secara enzimatis dilakukan dengan cara mereaksikan asam lemak bebas dan gliserol dengan menggunakan katalis enzim untuk menghasilkan monodiasilgliserol dan dilakukan pada suhu yang lebih rendah dibanding esterifikasi kimia. M-DAG yang dihasilkan dari reaksi esterifikasi masih mengandung fraksi asam lemak bebas (ALB) dan triasilgliserol (TAG). Fraksi ALB dan TAG ini dapat menyebabkan kualitas produk M-DAG menurun untuk dijadikan bahan baku emulsifier. Oleh karena itu, untuk menghilangkan fraksi ALB dan TAG dapat dilakukan pemurnian untuk menghasilkan M-DAG murni. Ada berbagai macam metode pemurnian yang dapat digunakan untuk memurnikan M-DAG antara lain metode ekstraksi dengan pelarut (Irimescu et al. 2001), kromatografi kolom (Mappiratu 1999), serta distilasi molekuler (Compton et al. 2008). Metode yang akan digunakan dalam penelitian ini ialah metode ekstraksi dan saponifikasi yaitu pelarut heksan digunakan untuk melarutkan TAG dan NaOH digunakan untuk saponifikasi dengan konsentrasi yang berbeda untuk menyabunkan ALB kemudian dilanjutkan ekstraksi dengan pelarut etanol dan air dengan rasio yang berbeda-beda untuk memisahkan ALB dan sabun yang masih tersisa. Metode pemurnian ekstraksi dan saponifikasi menarik untuk diteliti agar dapat mengetahui adanya pengaruh rasio etanol dan air serta konsentrasi NaOH dalam pemurnian M-DAG dan metode ini diharapkan dapat menghilangkan fraksi ALB yang terkandung dalam M-DAG.
Perumusan Masalah Perumusan masalah ini meliputi : 1. Pemurnian M-DAG dilakukan untuk menghilangkan ALB dan TAG 2. Pemurnian dilakukan dengan menambahkan pelarut organik heksan yang dapat melarutkan TAG, NaOH dapat menyabunkan ALB yang terkandung pada produk mono-diasilgliserol, dan pelarut alkohol dan air yang dapat memisahkan sabun. 3. GC merupakan suatu pengujian yang digunakan untuk mengetahui komponen asam lemak yang terkandung pada produk M-DAG.
Tujuan Penelitian Tujuan penelitian ini yaitu untuk mengetahui pengaruh NaOH dan rasio etanol dan air pada proses pemurnian M-DAG, serta mengetahui pengaruh pemurnian terhadap karakteristik produk yang dihasilkan. Ruang Lingkup Penelitian Ruang lingkup dalam penelitian ini meliputi karakterisasi bahan baku, pemurnian M-DAG skala laboratorium dengan metode ekstraksi dan saponifikasi, dan karakterisasi produk yang akan dihasilkan.
METODE PENELITIAN Bahan Bahan baku yang digunakan pada penelitian ini yaitu M-DAG kasar hasil proses esterifikasi gliserol dengan PFAD yang diperoleh dari penelitian sebelumnya (Andriani 2014 dan Kurniati 2014), serta M-DAG dari SEAFAST (Southeast Asia Food and Agriculture Science and Technology) sebagai standar. Bahan kimia yang digunakan adalah heksan, petroleum eter, dietil eter, asam asetat glasial, asam sulfat, etanol 96%, NaOH, aquades, PFAD, minyak goreng, dan indikator PP (phenolphtalein). Alat Peralatan yang digunakan pada penelitian yaitu neraca analitik, peralatan gelas, corong, sudip, kertas saring Whatman no 41, magnetic stirrer, refrigerator, dan penangas air. Sedangkan peralatan yang digunakan pada proses karakterisasi M-DAG ialah plat KLT, chamber, buret, pipet tetes, kertas pH, peralatan gelas, sudip, lemari asam, termometer, penangas air, alat semprot, dan pipa kapiler .
Prosedur Penelitian Karakterisasi Bahan Baku Analisis yang dilakukan pada M-DAG kasar ialah analisis komposisi MDAG dengan kromatografi lapis tipis (KLT) terhadap luas area M-DAG, kadar asam lemak bebas, analisis komposisi asam lemak dengan GC-MS, stabilitas emulsi, karakteristik fisik secara visual, titik leleh, dan pH. Pemurnian M-DAG Proses pemurnian M-DAG dilakukan dengan metode ekstraksi dan saponifikasi. Proses pemurnian dilakukan pada suhu ruangan yang didahului dengan menambahkan pelarut heksan pada 10 g sampel, dimana rasio sampel terhadap heksan 1:5. Selanjutnya sampel tersebut ditambahkan 6 ml NaOH 0.1 N, 30 ml NaOH 0.01 N, dan tanpa menambah NaOH. Penambahan NaOH bertujuan untuk menyabunkan asam lemak bebasnya dan perlakuan tersebut dilakukan pengadukan magnetic stirrer. Sampel yang telah disabunkan kemudian diekstraksikan dengan etanol dan air dengan rasio volume yang berbeda (50:50,75:25). Selanjutnya sampel dipisahkan menggunakan labu pemisah untuk memisahkan fraksi air dan fraksi heksan. Setelah itu, fraksi air dibuang dan fraksi heksan didinginkan pada refrigerator untuk dilakukan kristalisasi selama 24 jam. Sampel disaring untuk mendapatkan M-DAG murni dengan menggunakan kertas saring Whatman no 41. Adapun diagram alir pemurnian M-DAG dapat dilihat pada Gambar 1 dan 2. M-DAG Kasar 10 gram
Dilarutkan dalam heksan 1:5 Larutan NaOH 0.1 N, NaOH 0.01 N, tanpa NaOH
Etanol dan air (Rasio etanol dan air 50:50 dan 75:25)
Saponifikasi (suhu ruang)
Ekstraksi
Dekantasi Fraksi Heksan
Fraksi air
Pendinginan
Penyaringan
Larutan organik
M-DAG Murni
Gambar 1 Pemurnian M-DAG dengan rasio etanol dan air 50:50 dan 75:25 serta konsentrasi NaOH 0.1 N, NaOH 0.01 N, dan tanpa NaOH
M-DAG Kasar 10 gram
Dilarutkan dalam heksan 1:5 NaOH 0.24 gram
Etanol dan air (Rasio etanol dan air 50:50)
Saponifikasi (suhu 500C)
Ekstraksi
Dekantasi Fraksi Heksan
Fraksi air
Pendinginan
Penyaringan
Larutan organik
M-DAG Murni
Gambar 2 Pemurnian M-DAG dengan rasio etanol dan air 50:50 serta NaOH 0.24 gram Analisis M-DAG Sebelum dan Sesudah Pemurnian Analisa Rendemen Setelah Pemurnian Sampel M-DAG murni kemudian ditimbang dengan kertas saring dan dihitung rendemen dengan menggunakan rumus sebagai berikut: Rendemen (%) = Analisis Komposisi M-DAG dengan Kromatografi Lapis Tipis (KLT) (Sherma dan Fried 2005) Sebanyak 100 mg untuk msing-masing produk M-DAG Seafast (standar MDAG), PFAD (standar ALB), minyak sawit (standar TAG), M-DAG sebelum pemurnian, dan M-DAG setelah pemurnian dilarutkan dalam 1 ml heksan. Selanjutnya 0.5 ml dari larutan tersebut diaplikasikan pada lempeng KLT dalam bentuk spot bulat. Setelah spotting selesai dilakukan, lempeng KLT dielusi menggunakan campuran petroleum eter : dietil eter : asam asetat glasial (90:10:1 v/v/v) yang sebelumnya telah dijenuhkan. Waktu yang diperlukan untuk mengelusi adalah 1.5 jam. Lempeng kemudian dikeluarkan dari chamber dan dibiarkan beberapa menit sampai uap yang masih tertinggal hilang. Untuk identifikasi, dilakukan pewarnaan dengan asam sulfat 50% yang disemprotkan pada lempeng dan selanjutnya dipanaskan pada oven bersuhu 120 0 C selama 1 jam. Spot-spot yang timbul akan tampak berwarna abu-abu tua.
Pengukuran masing-masing fraksi dilakukan dengan menghitung luas area masing-masing spot dengan menggunakan software ImageJ. Uji Kadar Asam Lemak Bebas (SNI 01-3555-1998) Sebanyak 2 gram sampel M-DAG dilarutkan dalam 50 ml etanol netral 95%, lalu dipanaskan hingga mendidih selama 10 menit dalam penangas air sambil diaduk. Selanjutnya ditambahkan 3 – 5 tetes indikator PP 1% dan dititrasi dengan larutan NaOH 0.1N hingga terbentuk warna merah muda konstan (tidak mengalami perubahan warna selama 15 detik). Jumlah NaOH yang digunakan untuk titrasi dicatat untuk menghitung kadar ALB. Berikut adalah rumus untuk perhitungan kadar asam lemak bebas: Kadar ALB (%) = (A x N x M) / (G) X 100% Keterangan : A = volume (ml) NaOH untuk titrasi N = normalitas larutan NaOH M = berat molekul sampel asam lemak yang dominan, yaitu 256.4 g/mol (asam palmitat) G = bobot sampel (g) Uji GC-MS Uji ini dilakukan dengan alat Gas Chromatography – Mass Spectrometry (GC-MS) Agilent 1909IS-433. Pengujian kromatografi gas ini dilakukan di Pusat Laboratorium Forensik Markas Besar Polisi Republik Indonesia (Puslabfor Mabes Polri), Jakarta. Sampel M-DAG dilarutkan di dalam heksan, apabila terdapat sampel M-DAG yang tidak larut dilakukan sentrifugasi. Sampel M-DAG yang telah dilarutkan kemudian di inject ke alat GC-MS dengan menggunakan parameter initial temperature 2900C, pressure 17.71 psi, run time 35 menit, dan tipe gas pembawa Helium. Hasil uji kromatografi gas kemudian dianalisa dengan menggunakan software GC-MS data analisis. Uji Stabilitas Emulsi (Suryani et al. 2000) Sebanyak 0.25 gram sampel M-DAG dicampur dengan 5 ml air dan 5 ml minyak pada gelas piala, kemudian campuran tersebut diaduk hingga rata atau terbentuk emulsi yang sempurna. Produk emulsi yang dihasilkan lalu dimasukan ke dalam tabung reaksi. Pengamatan dilakukan dengan mengukur tinggi emulsi yang terbentuk pada suhu kamar. Berikut adalah rumus untuk menghitung stabilitas emulsi: Stabilitas Emulsi (%) = (A/S) x 100% Keterangan : S = tinggi cairan total (cm); A = tinggi lapisan teremulsi.
Uji Titik Leleh M-DAG dimasukkan ke dalam pipa kapiler setinggi 1 cm. Pipa kapiler tersebut kemudian dipasang pada termometer dan dimasukan ke dalam penangas air. Bila contoh mulai naik, termometer dibaca dan suhu dicatat sebagai suhu titik leleh sampel tersebut. Pengukuran pH Pengukuran pH menggunakan kertas pH universal. Uji ini dilakukan pada saat melakukan uji stabilitas emulsi, dimana kertas pH dimasukkan pada sampel M-DAG yang sudah diemulsikan. Karakterisasi Fisik Secara Visual M-DAG sebelum dan sesudah pemurnian dianalisa secara fisik meliputi warna, bau, dan tekstur. Secara subjektif, warna dilihat menggunakan indera pengelihatan, bau menggunakan indera penciuman, dan tekstur menggunakan indera peraba. Pengolahan Data Secara Statistik Pengolahan data menggunakan percobaan faktorial dengan dua faktor. Faktor pertama yaitu rasio etanol dan air dengan dua taraf (50:50 dan 75:25). Faktor kedua yaitu konsentrasi NaOH dengan tiga taraf (tanpa NaOH, 0.1N, 0.01N). Hasil data tersebut kemudian diolah menggunakan uji Anova dengan P<0.05 dilanjutkan dengan uji Duncan dengan software SPSS 20. Persamaan matematis dari rancangan percobaan dapat dilihat sebagai berikut: Y= Keterangan : Ai = Rasio etanol dan air ke-i, (i = 1,2) Bj = Konsentrasi NaOH ke-j, (j = 1,2,3) (AB)ij = Interaksi antara faktor ke-i dan faktor ke-j Eijk = Error pada ulangan ke-k, (k = 1,2) = nilai tengah umum
HASIL DAN PEMBAHASAN Karakterisasi Bahan Baku Pada prenelitian ini bahan baku yang digunakan ialah M-DAG yang diperoleh dengan cara reaksi esterifikasi secara kimiawi yaitu dengan mengesterifikasi gliserol dan PFAD dengan bantuan katalis MESA (Methyl Ester Sulfonic Acid) (Kurniati 2014). Gliserol yang digunakan ialah gliserol hasil samping produksi biodiesel yang sudah dimurnikan sampai 81%, sedangkan asam lemak bebas yang digunakan yaitu PFAD (Palm Fatty Acid Destillate) dari PT. Asianagro Agungjaya. Menurut Atmadja (2000), asam lemak yang banyak terkandung dalam PFAD adalah asam palmitat (47.58%) dan asam oleat (34.75%). Selain itu, PFAD juga mengandung asam linoleat (10.35%) dan asam stearat (5.14%). Dengan melihat dari komposisinya, PFAD banyak mengandung asam lemak bebas yang berupa asam palmitat dan asam oleat. Asam palmitat merupakan asam lemak jenuh rantai panjang dengan panjang rantai C16. Asam palmitat memiliki bentuk padat pada suhu ruang. Sedangkan asam oleat merupakan asam lemak tidak jenuh rantai panjang dengan panjang rantai C18. Asam oleat memiliki bentuk cair pada suhu ruang. Hasil analisis bahan baku M-DAG kasar dapat dilihat pada Tabel 1 dan foto produk M-DAG kasar dapat dilihat pada Gambar 3. Tabel 1 Karakterisasi M-DAG kasar sebelum pemurnian Jenis Uji Hasil % ALB (asam palmitat dan asam oleat) 20.47% Titik leleh 41.50C pH 4 Warna Coklat Tekstur Lunak dan berminyak Bau Tengik (minyak)
Gambar 3 M-DAG kasar sebelum pemurnian Berdasarkan karakteristik M-DAG bahan baku pada Tabel 1, M-DAG kasar memiliki kadar ALB sebesar 20.47%. Hal ini dikarenakan M-DAG kasar masih terkandung ALB. Adanya ALB dalam M-DAG kasar berasal dari ALB yang tidak
bereaksi dengan gliserol pada saat dilakukan reaksi esterifikasi. Keberadaan ALB sisa reaksi ini merupakan salah satu faktor yang dapat mempengaruhi kualitas produk yang dihasilkan. ALB dalam minyak tidak dikehendaki karena degradasi asam lemak tersebut menghasilkan rasa dan bau yang tidak disukai. ALB lebih mudah teroksidasi jika dibandingkan dalam bentuk esternya. Oleh karena itu, dalam pengolahan minyak diupayakan kandungan ALB serendah mungkin (Ketaren 2008). Selain pengujian kadar asam lemak bebas, juga dilakukan pengujian kromatografi lapis tipis (KLT). Pengujian KLT ini dilakukan untuk mengetahui analisa komposisi M-DAG. Analisa komposisi M-DAG secara kuantitatif dilakukan dengan menggunakan software ImageJ. Berdasarkan luas area M-DAG kasar memiliki jumlah luas area ALB+TAG sebesar 14972 unit, sedangkan jumlah luas area MAG dan DAG sebesar 6814 dan 5177 unit. Hasil ini menunjukkan bahwa M-DAG kasar masih mengandung ALB dan TAG. Oleh karena itu, M-DAG kasar perlu dilakukan pemurnian untuk mengurangi jumlah ALB dan TAG. Pemurnian M-DAG dan Karakterisasi Produk M-DAG Pemurnian M-DAG merupakan suatu proses untuk mendapatkan M-DAG yang memiliki tingkat kemurnian tinggi dan tidak mengandung zat atau fraksi pengotor seperti ALB dan TAG. Pemurnian M-DAG dapat dilakukan dengan metode ekstraksi dengan pelarut (Irimescu et al. 2001), kromatografi kolom (Mappiratu 1999), serta distilasi molekuler (Compton et al. 2008). Pemurnian dengan ekstraksi pelarut dapat dilakukan dengan pencampuran bahan yang memiliki tingkat kepolaran yang sama. Pelarut yang dapat digunakan dalam ekstraksi pelarut ialah pelarut heksan dan petroleum eter. Mappiratu (1999) mengatakan bahwa pelarut petroleum eter menempati urutan tertinggi dalam hal biosintesis M-DAG yaitu mencapai rendemen 29.40% diikuti pelarut heksan dengan rendemen 28.35%. Meskipun pelarut petroleum eter menghasilkan rendemen tinggi namun pelarut petroleum eter memiliki harga yang relatif mahal dibandingkan pelarut heksan. Akan tetapi, metode di atas juga mempunyai kekurangan dalam proses pemurnian M-DAG. Metode ekstraksi pelarut mempunyai kekurangan yaitu boros penggunaan pelarut dalam proses pemurnian dan rendemen yang diperoleh relatif sedikit. Metode distilasi molekuler mempunyai kekurangan yaitu memiliki biaya yang relatif mahal. Pada penelitian ini digunakan pelarut heksan yang menghasilkan rendemen yang relatif tinggi serta memiliki harga yang lebih murah dibanding dengan pelarut petroleum eter. Selain itu, pelarut heksan digunakan karena memiliki tingkat kepolaran yang sama dengan TAG yaitu nonpolar. Pelarut heksan dapat digunakan untuk melarutkan TAG yang terkandung di dalam bahan baku. Metode pemurnian yang digunakan pada penelitian ini ialah metode ekstraksi dan metode saponifikasi. Metode tersebut diawali dengan penambahan pelarut heksan pada sampel dengan rasio sampel banding heksan 1:5. Tujuan dilakukan penambahan pelarut heksan yaitu untuk melarutkan TAG yang terkandung dalam M-DAG kasar. Kemudian campuran heksan ditambah dengan NaOH dengan perlakuan yang berbeda-beda (6 ml NaOH 0.1 N, 30 ml NaOH 0.01 N dan tanpa NaOH). Penambahan volume NaOH yang berbeda berdasarkan
pada titrasi untuk mencapai pH netral. Tujuan dilakukan penambahan NaOH yaitu untuk menyabunkan ALB yang masih terkandung di dalam bahan baku. Setelah ditambahkan heksan kemudian campuran tersebut diekstraksi menggunakan etanol dan air dengan rasio volume yang berbeda-beda (50:50, 75:25). Proses ekstraksi dilakukan untuk melarutkan ALB dan sabun yang masih terkandung di dalam bahan baku. Setelah itu, dilakukan pemisahan menggunakan labu pemisah dimana fraksi air dibuang, sedangkan fraksi heksan diambil untuk dilakukan kristalisasi di dalam refrigerator selama 2 jam. Hal ini dikarenakan pada suhu rendah M-DAG akan mengkristal dan TAG akan tetap larut dalam pelarut heksan (Stevenson 1993). Kemudian endapan tersebut disaring menggunakan kertas saring Whatman no 41. Rendemen M-DAG Setelah Pemurnian Hasil rendemen M-DAG setelah dimurnikan dapat dilihat pada Lampiran 1, dimana data rendemen M-DAG setelah dimurnikan menunjukkan bervariasi dari 31.73% hingga 39.68%. Berdasarkan uji keragaman (Anova) ditunjukkan bahwa penambahan NaOH dan rasio etanol dan air tidak berpengaruh nyata terhadap rendemen. Hal ini dapat dilihat pada Lampiran 8, dimana nilai signifikansi atau P lebih besar dari nilai F. Kondisi ini menunjukkan penambahan NaOH dan rasio etanol dan air tidak hanya melarutkan fraksi ALB, akan tetapi dapat juga melarutkan sebagian M-DAG. Hal ini dikarenakan pelarut etanol memiliki indek polaritas sebesar 5.2 yang bersifat semipolar (Anonim 2013), dimana dapat melarutkan sebagian M-DAG. Dengan demikian, penambahan NaOH dan rasio etanol dan air tidak berpengaruh terhadap peningkatan rendemen. Analisa Kromatografi Lapis Tipis (KLT) Pengujian berdasarkan rendemen ini belum cukup untuk menunjukkan tingkat kemurnian M-DAG yang dihasilkan. Tingkat kemurnian M-DAG dapat diketahui dengan melakukan pengujian kromatografi lapis tipis (KLT) dan perhitungan secara kuantitatif luas area fraksi komposisi yang terkandung dalam M-DAG yang diperoleh dengan cara analisa menggunakan software ImageJ. Kromatografi lapis tipis merupakan teknik pemisahan sederhana yang memisahkan campuran minyak atau lemak yang mempunyai kepolaran yang berbeda dalam sekali elusi. Jenis pelarut yang digunakan untuk mengelusi produk M-DAG yang dihasilkan ialah campuran petroleum eter, dietil eter, dan asam asetat dengan perbandingan 90:10:1 (v/v/v). Fraksi yang bersifat lebih non polar akan terelusi terlebih dahulu, sedangkan fraksi yang bersifat lebih polar akan tertahan lebih lama oleh adsorben yang juga bersifat polar. TAG merupakan fraksi yang bersifat lebih non polar dibandingkan fraksi lainnya (ALB, DAG, dan MAG) sehingga pada saat pengembangan TAG akan membentuk spot pada bagian atas lempeng KLT dan disusul berturut-turut oleh ALB, DAG dan MAG. Hasil pengujian KLT dapat dilihat pada Gambar 4.
TAG
ALB
DAG MAG
Minyak PFAD Seafast 50:50 0,1N
50:50 0,01N
50:50 tanpa NaOH
75:25 75:25 tanpa 0,01N NaOH
MDAG Kasar
75:25 0,1N
Gambar 4 Uji kromatografi lapis tipis (KLT) Hasil uji KLT yang sudah dielusi kemudian dianalisa dengan menggunakan software ImageJ untuk memperoleh luas area spot yang terbentuk, sehingga diperoleh fraksi komposisi M-DAG. Komposisi fraksi-fraksi M-DAG yang diperoleh dari hasil analisa software ImageJ menunjukkan bervariasi M-DAG kasar memiliki jumlah luas area ALB+TAG sebesar 14972 unit, sedangkan jumlah area MAG dan DAG sebesar 6814 dan 5177 unit. Sedangkan M-DAG setelah pemurnian dengan perlakuan penambahan NaOH 0.1N dengan rasio 50:50 memiliki luas area ALB+TAG sebesar 10065 unit, jumlah luas area MAG dan DAG sebesar 5063 dan 4255 unit. M-DAG dengan penambahan NaOH 0.01N dengan rasio etanol dan air 50:50 memiliki jumlah luas area ALB+TAG, MAG dan DAG masing-masing sebesar 14654, 4069 dan 4390 unit. Hasil tersebut dapat dilihat pada Lampiran 2. Berdasarkan uji keragaman (Anova) ditunjukkan bahwa penambahan NaOH dan rasio etanol dan air berpengaruh nyata terhadap luas area komposisi MAG, DAG, dan ALB+TAG. Berdasarkan uji Duncan ditunjukkan bahwa luas area DAG tanpa penambahan NaOH berbeda nyata dengan penambahan NaOH dengan konsentrasi 0.01N, tetapi tidak berbeda nyata dengan penambahan NaOH dengan konsentrasi 0.1N. Sedangkan luas area MAG, ALB dan TAG tanpa penambahan NaOH berbeda nyata dengan penambahan NaOH dengan konsentrasi 0.1N, tetapi tidak berbeda nyata dengan penambahan NaOH dengan konsentrasi 0.01N. Hal ini dapat dilihat pada Lampiran 9, dimana nilai signifikansi atau P lebih kecil dari nilai F. Adapun hasil luas area komposisi M-DAG dapat dilihat pada Gambar 5 Hasil ini menunjukkan bahwa jumlah fraksi ALB dan TAG yang terkandung dalam M-DAG dengan penambahan NaOH 0.1N dengan rasio etanol dan air 50:50 mengalami penurunan dibandingkan dengan M-DAG kasar dan MDAG dengan penambahan NaOH 0.01N dengan rasio etanol dan air 50:50. Kondisi ini menunjukkan bahwa semakin tinggi NaOH yang digunakan maka semakin rendah ALB dan TAG. Hal ini menunjukkan bahwa penambahan NaOH
dapat menurunkan jumlah ALB dan TAG. Meskipun dapat menurunkan jumlah ALB dan TAG namun jumlah MAG dan DAG yang dihasilkan juga ikut turun. Sedangkan rasio etanol dan air berpengaruh terhadap jumlah ALB dan TAG. Namun pengaruhnya tidak terlalu besar karena rasio etanol dan air tidak hanya melarutkan ALB dan TAG, akan tetapi sebagian M-DAG ikut larut dalam pelarut etanol dan air. Dengan demikian, penambahan NaOH dan rasio etanol dan air berpengaruh dalam mengurangi fraksi ALB dan TAG.
Gambar 5 Luas area (Unit) MAG, DAG dan ALB+TAG produk M-DAG hasil pemurnian Persen Asam Lemak Bebas (ALB) Uji asam lemak bebas (ALB) untuk mengetahui jumlah asam lemak bebas yang terkandung di dalam M-DAG. Kadar ALB diharapkan dapat serendah mungkin karena hal ini berhubungan dengan kualitas produk yang dihasilkan. Kadar ALB yang tinggi dalam produk M-DAG dapat menyebabkan daya emulsifikasi yang rendah. Hasil kadar ALB dapat dilihat pada Lampiran 3, dimana hasil kadar ALB setelah pemurnian dengan penambahan NaOH dan rasio etanol dan air bervariasi dari 13.62% hingga 16.9% mengalami penurunan dibandingkan hasil kadar ALB M-DAG kasar yaitu 20.47%. Berdasarkan uji Anova ditunjukkan bahwa penambahan NaOH dan rasio etanol dan air berpengaruh nyata terhadap kadar ALB. Berdasarkan uji Duncan ditunjukkan bahwa tanpa penambahan NaOH berbeda nyata dengan penambahan NaOH dengan konsentrasi 0.01N, tetapi tidak berbeda nyata dengan penambahan NaOH dengan konsentrasi 0.1N. Hal ini dapat dilihat pada Lampiran 10, dimana nilai signifikansi atau P lebih kecil dari nilai F. Dengan demikian, penambahan NaOH dan rasio etanol dan air berpengaruh dalam mengurangi kadar ALB. Adapun hasil kadar ALB dapat dilihat pada Gambar 6. Kondisi ini menunjukkan bahwa penambahan NaOH serta rasio etanol dan air berpengaruh dalam menyabunkan ALB. Namun pengaruhnya tidak terlalu besar karena reaksi penyabunan belum berjalan secara sempurna. Berdasarkan perhitungan molar pada Lampiran 12, jumlah NaOH yang digunakan untuk menyabunkan ALB yang terkandung dalam M-DAG sebanyak 91 ml. Sedangkan pada penelitian ini jumlah NaOH yang digunakan untuk menyabunkan ALB sebanyak 6 ml.
Gambar 6 Persen asam lemak bebas produk M-DAG Analisa GC-MS Uji GC-MS dilakukan untuk mengetahui komposisi asam lemak yang terkandung dalam M-DAG. Pengujian ini dilakukan dengan alat GC-MS (Gas Chromatography-Mass Spectrometry). Hasil uji kromatografi gas kemudian dianalisa dengan menggunakan software GC-MS data analisis untuk memperoleh komposisi asam lemak yang terkandung dalam M-DAG. Sampel yang digunakan dalam pengujian GCMS ialah sampel M-DAG kasar dan sampel M-DAG setelah pemurnian dengan penambahan NaOH 0.1 N dan rasio etanol dan air 50:50. Hasil pengujian GCMS dapat dilihat pada Tabel 2.
tR (menit) 6.609 14.575 14.704 15.375 15.925 16.063 16.381 17.362 17.456 18.979 19.366 21.646 21.844
Tabel 2 Uji GC-MS terhadap M-DAG Rumus Molekul Nama Senyawa % Area Sebelum Sesudah C3H8O3 Gliserin 0.92 C17H34O Heptadekanon 0.12 C17H34O2 Metil palmitat 4.46 4.37 C16H32O2 Asam palmitat 16.06 5.10 C19H36O2 Metil oleat 4.97 4.64 C19H38O2 Etil oleat 0.72 0.68 C20H38O2 Metil stearat 0.49 0.48 C18H36O2 Asam stearat 8.23 10.46 C17H34O4 Mono-miristin 0.84 C37H72O5 Olealdehida 11.86 12.50 C19H38O4 Monopalmitin 22.83 32.55 C21H40O4 Monoolein 21.88 17.41 C21H42O4 Monostearin 1.42 2.11
Berdasarkan uji GCMS terlihat bahwa pada M-DAG kasar masih terdapat sisa gliserin yang tidak bereaksi pada proses esterifikasi. Sedangkan pada M-DAG setelah pemurnian senyawa gliserin telah tidak ada. Senyawa gliserin telah larut dalam etanol dan air yang ditambahkan. M-DAG kasar memiliki fraksi ALB yang berupa asam palmitat dan asam stearat sebesar 24.29%. Sedangkan M-DAG setelah pemurnian memiliki fraksi ALB yang berupa asam palmitat dan asam stearat sebesar 15.56%. MAG dan DAG yang dihasilkan pada uji GCMS berupa monopalmitin, monoolein, dan monostearin. Jumlah fraksi MAG dan DAG yang terkandung dalam M-DAG setelah pemurnian sebesar 52.07%. Sedangkan fraksi MAG dan DAG yang terkandung dalam M-DAG kasar sebesar 46.13%. Kondisi ini menunjukkan bahwa M-DAG setelah pemurnian dapat menurunkan fraksi ALB dan menghasilkan persentase MAG dan DAG yang lebih banyak dibandingkan M-DAG kasar. Adapun hasil analisa GC-MS sebelum dan setelah pemurnian dapat dilihat pada Lampiran 5 dan Lampiran 6. Stabilitas Emulsi Uji stabilitas emulsi merupakan suatu uji yang mengukur seberapa lama pengemulsi atau emulsifier dalam mempertahankan sistem emulsi. Pengujian stabilitas emulsi dilakukan dengan mencampurkan minyak dan air dengan rasio volume yang sama dan ditambahkan dengan M-DAG sebelum dan sesudah pemurnian, kemudian dilakukan pengadukan sampai homogen. Setelah pengadukan, terbentuk tiga lapisan yaitu lapisan atas (minyak), lapisan bawah (air), dan lapisan tengah (bagian yang teremulsi). Hasil pengujian stabilitas emulsi dapat dilihat pada Lampiran 7, dimana data stabilitas emulsi menunjukkan bervariasi dari 65% hingga 72%. Berdasarkan uji keragaman (Anova) ditunjukkan bahwa penambahan NaOH dan rasio etanol dan air berpengaruh nyata terhadap stabilitas emulsi. Hal ini dapat dilihat pada Lampiran 11, dimana nilai signifikansi atau P lebih kecil dari nilai F. Hal ini ditunjukkan pada Gambar 7. dimana M-DAG kasar memiliki grafik yang lebih curam dibandingkan M-DAG setelah pemurnian. Kondisi ini menunjukkan bahwa penambahan NaOH dan rasio etanol dan air dapat menyabunkan fraksi ALB. Rendahnya stabilitas emulsi ini dipengaruhi oleh tingginya fraksi ALB yang terkandung dalam M-DAG kasar. Fraksi ALB yang tinggi dalam M-DAG dapat menurunkan kinerja M-DAG sebagai pengemulsi.
Gambar 7 Stabilitas emulsi produk M-DAG Pengukuran pH Pengukuran pH dilakukan untuk mengetahui tingkat keasaman produk MDAG. Pengukuran pH pada M-DAG dilakukan dengan menggunakan kertas indikator pH. Hasil pengujian pH dapat dilihat pada Tabel 3. Tabel 3 Uji titik leleh dan nilai pH Perlakuan
Titik Leleh (0C) Nilai pH
M-DAG Seafast
MDAG Kasar
Tanpa NaOH
NaOH 0.01N
NaOH 0.1N
51.5
41.5
75:25 50
50:50 50
75:25 51
50:50 50
75:25 51
50:50 52
6
4
5
5
6
6
6
6
Rasio Etanol:Air
Berdasarkan hasil pengukuran pH terlihat bahwa M-DAG kasar memiliki pH 4. Kondisi ini menunjukkan bahwa M-DAG kasar masih mengandung fraksi ALB. Selain itu, M-DAG kasar berada pada suasana asam. Suasana asam tersebut dipengaruhi oleh sisa bahan yang digunakan dalam proses esterifikasi, dimana reaktan yang tersisa memiliki pH 4 dan katalis yang bersifat asam. Sedangkan M-DAG setelah pemurnian dengan perlakuan tanpa penambahan NaOH memiliki nilai pH sebesar 5. Sedangkan penambahan NaOH memiliki nilai pH yang sama dengan M-DAG standar sebesar 6. Hal ini menunjukkan bahwa MDAG dengan perlakuan penambahan NaOH memiliki nilai pH yang semakin mengarah ke pH netral seiring dengan penambahan konsentrasi NaOH. Penambahan NaOH dalam parameter pH dapat menurunkan derajat keasamaan M-DAG karena pengaruh NaOH yang mempunyai sifat basa. Titik Leleh Uji titik leleh merupakan suatu uji untuk mengetahui sifat fisik emulsifier. Titik leleh adalah suhu pada suatu bahan berubah menjadi cair sempurna. Titik leleh M-DAG dipengaruhi oleh beberapa hal yaitu sifat asam lemak penyusun. Titik leleh pada M-DAG menunjukkan bahwa jumlah ikatan rangkap asam lemak
tidak jenuh dan panjang pendeknya rantai asam lemak. Semakin banyak ikatan rangkap dalam suatu asam lemak maka titik lelehnya semakin rendah karena ikatan menyebabkan struktur asam lemak tidak stabil. Asam lemak rantai panjang memiliki titik leleh yang tinggi dibandingkan asam lemak rantai pendek, semakin panjang rantai karbon maka titik lelehnya semakin tinggi (Winarno 2002). Berdasarkan uji titik leleh pada Tabel 3, M-DAG kasar memiliki titik leleh sebesar 41.50C. Sedangkan hasil pengujian titik leleh M-DAG setelah pemurnian dengan berbagai perlakuan penambahan NaOH dan rasio etanol dan air memiliki nilai titik leleh yang hampir sama yaitu pada rentang antara 50-520C. Hasil pengujian titik leleh M-DAG setelah pemurnian memiliki nilai titik leleh yang hampir sama dengan nilai titik leleh M-DAG standar sebesar 52.50C. Kondisi ini menunjukkan bahwa M-DAG setelah pemurnian memiliki titik leleh yang lebih tinggi dibandingkan M-DAG kasar. Hal ini terjadi karena ALB dari PFAD telah mengalami perubahan struktur dari asam lemak menjadi MAG dan DAG. Menurut Gunstone et al.(1994), MAG memiliki dua ikatan hidrogen di dalam molekulnya, sedangkan DAG hanya memiliki satu ikatan hidrogen, sehingga strukturnya lebih stabil. Karakteristik Visual Uji karakteristik secara visual digunakan untuk mengetahui penampakan secara kasat mata bentuk M-DAG. Pada parameter uji karakteristik visual produk M-DAG diharapkan memiliki tekstur yang kering, karena jika produk memiliki produk yang berminyak menunjukkan bahwa banyak terbentuk ALB. Hasil uji karakteristik fisik secara visual dapat dilihat pada Tabel 4. Tabel 4 Uji karakteristik fisik secara visual Sampel M-DAG Seafast
Warna Putih
Tekstur Kering
Bau Tidak Berbau
75:25, Tanpa NaOH
Putih Kecoklatan
Agak Berminyak
Agak Berbau Minyak
50:50, Tanpa NaOH
Putih
Kering
Tidak Berbau
75:25, NaOH 0.01N
Putih kecoklatan
Berminyak
Berbau minyak
50:50, NaOH 0.01N
Putih kecoklatan
Agak berminyak
Agak berbau minyak
75:25, NaOH 0.1N
Putih Kecoklatan
Agak Berminyak
Agak berbau minyak
50:50, NaOH 0.1N
Putih
Kering
Tidak Berbau
Gambar
Berdasarkan uji karakteristik fisik visual terlihat bahwa M-DAG setelah pemurnian dengan perlakuan penambahan NaOH 0.1N dan tanpa penambahan NaOH dengan rasio etanol dan air 50:50 memiliki warna putih, tekstur kering dan tidak berbau. Sedangkan perlakuan penambahan NaOH 0.1N, NaOH 0.01N, dan tanpa NaOH dengan rasio etanol dan air 75:25 memiliki warna putih kecoklatan, tekstur yang berminyak dan berbau minyak. Hal ini menunjukkan bahwa pada saat penambahan NaOH telah terjadi saponifikasi untuk menyabunkan fraksi ALB. Sedangkan semakin tinggi rasio etanol dan air yang digunakan maka semakin rendah karakteristik fisik secara visual yang dihasilkan. Kondisi ini menunjukkan bahwa pengaruh rasio etanol yang semakin tinggi tidak hanya melarutkan fraksi ALB, akan tetapi dapat juga melarutkan sebagian M-DAG. Hasil karakteristik fisik secara visual M-DAG setelah pemurnian lebih baik dibandingkan dengan M-DAG kasar, dimana M-DAG kasar memiliki warna coklat, tekstur yang lunak dan berbau minyak. Kondisi ini dipengaruhi oleh tingginya jumlah ALB yang terkandung dalam M-DAG kasar. Menurut Atmadja (2002) bau tengik (minyak) pada MDAG bahan baku tersebut dipengaruhi oleh tingginya jumlah ALB, dimana ALB bersifat sangat mudah rusak terutama oleh oksidasi dan memungkinkan timbulnya bau yang tidak enak off odor. Pada penelitian ini juga dilakukan perlakuan dengan penambahan NaOH 0.24 gram dan rasio etanol dan air 50:50 dengan menggunakan suhu 50 0C. Perlakuan tersebut bertujuan untuk mengetahui pengaruh panas terhadap reaksi saponifikasi, sehingga diharapkan proses saponifikasi dapat berjalan secara sempurna dalam menyabunkan ALB. Perlakuan tersebut menghasilkan rendemen sebesar 15.51%, kadar ALB sebesar 12.09%, dan titik leleh sebesar 52 0C. Hasil karakterisasi M-DAG dengan menggunakan suhu dapat dilihat pada Lampiran 4. Hal ini menunjukkan bahwa perlakuan menggunakan panas dapat menurunkan ALB. Meskipun dapat menurunkan ALB namun rendemen yang dihasilkan juga ikut turun. Kondisi ini menunjukkan bahwa penggunaan suhu berpengaruh dalam menyabunkan ALB. Namun pengaruhnya tidak begitu besar karena jumlah NaOH yang digunakan terlalu sedikit untuk menyabunkan ALB. Berdasarkan perhitungan molar pada Lampiran 12, jumlah NaOH yang digunakan untuk menyabunkan ALB yang terkandung dalam M-DAG sebanyak 91 ml. Sedangkan pada penelitian ini jumlah NaOH yang digunakan untuk menyabunkan ALB sebanyak 6 ml. Selain itu, proses saponifikasi tidak spesifik menyabunkan ALB, akan tetapi M-DAG ikut tersabunkan.
SIMPULAN DAN SARAN Simpulan Pengaruh rasio etanol dan air serta konsentrasi NaOH pada pemurnian MDAG berpengaruh terhadap analisa asam lemak bebas, analisa stabilitas emulsi, analisa titik leleh, pengukuran pH, dan analisa kromatografi lapis tipis. Akan tetapi tidak berpengaruh terhadap rendemen. Hal ini dikarenakan proses saponfikasi belum berjalan secara sempurna, karena jumlah NaOH yang digunakan terlalu sedikit untuk menyabunkan ALB. Selain itu, proses saponifikasi tidak spesifik menyabunkan ALB, akan tetapi M-DAG ikut tersabunkan. Produk M-DAG terbaik ialah produk M-DAG dengan perlakuan penambahan NaOH 0,1 N dan rasio etanol dan air 50:50. Kondisi ini menghasilkan M-DAG dengan rendemen 39,68%, nilai pH 6, stabilitas emulsi 72% selama 12 jam, luas area MAG 5063 unit, DAG 4255 unit, dan TAG+ALB 10065 unit, kadar asam lemak bebas 13.62 %, Titik leleh 52 0C, memiliki warna putih, tekstur kering, dan tidak berbau. Saran Pemurnian menggunakan metode ekstraksi etanol dan air serta metode saponifikasi menggunakan NaOH masih kurang efektif dimana air dan sabun yang tersisa dapat mempengaruhi penurunan stabilitas emulsi M-DAG yang dihasilkan. Oleh karena itu diperlukan metode ekstraksi dan saponifikasi dengan pelarut yang memiliki tingkat lebih nonpolar. Selain itu, perlu dilakukan bleaching agar warna yang dihasilkan lebih putih.
DAFTAR PUSTAKA Andriani AM. 2014. Penentuan Waktu Reaksi dan Konsentrasi Katalis untuk Sintesis Mono-Diasilgliserol [skripsi]. Bogor (ID): Institut Pertanian Bogor. Anonim. 2013. HPLC Column Protection Guide Version 0113. Torrance (USA): Phenomenex. Atmadja AAAMRD. 2000. Studi Pemurnian dan Karakterisasi Emulsifaier Campuran Mono dan Diasilgliserol yang Diproduksi dari Distilat Asam Lemak Minyak Sawit dengan Teknik Esterifikasi Enzimatis Menggunakan Lipase Rhizomucor miehei [skripsi]. Bogor (ID): Institut Pertanian Bogor Compton DL, JA Laszlo, FJ Eller & SL Taylor. 2008. Purification of 1,2diacylglycerols from vegetable oils: Comparison of molecular distillation and liquid CO2 extraction. J Industrial Crops & Products 28, 113–121. Gunstone, Frank D, John L. Harwood, & FB Padley. 1994. The Lipid Handbook. London: Chapman and Hall. Irimescu R, Furihata K, Hata K, Iwasaki Y, Yamane T. 2001. Two Step Enzymatic Synthesis of docosahexaenoic Acid-rich Symmetrically Structured Triacylglycerol via 2-Monoacylglycerols. J. Am. Oil Chem Soc. 78:743-748 Kamel BS. 1991. Emulsifer. Di dalam Smith J (ed). Food Additive User’s Handbook.Blackie Akademic & Profesional.Glasgow. Ketaren S. 2008. Pengantar Teknologi Minyak dan Lemak Pangan. Jakarta (ID): UI Pr. Kurniati D. 2014. Penentuan Suhu Reaksi dan Rasio Volume Gliserol dan Palm Fatty Acid Distillate untuk Sintesis Mono-Diasilgliserol [skripsi]. Bogor (ID): Institut Pertanian Bogor. Mappiratu. 1999. Penggunaan Biokatalis Dedak Padi dalam Biosintesis Antimikroba Monoasilgliserol dari Minyak Kelapa [disertasi]. Bogor: Program Pascasarjana, Institut Pertanian Bogor. O’Brien RD. 1998. Fat and Oil : Formulating and Processing for Application. Technomic Publishing Company,Inc. Sherma J, Fried B. 2005. Handbook of Thin Layer Chromatography, Third Edition, Revised and Expanded. New York: Marcel Dekker Inc. [SNI] Standar Nasional Indonesia. 1998. SNI 01-3555-1998: Minyak dan Lemak. Jakarta(ID): SNI. Stevenson DE, Roger AS, dan Richard HF. 1993. Glycerolisis of Tallow with Immobilized Lipase. Biotechnology Vol 15(10):1043-1048. Suryani A, Sailah I, Hambali E. 2000. Teknologi Emulsi. Bogor (ID): Institut Pertanian Bogor. Winarno FG. 2002. Kimia Pangan. Jakarta (ID): Gramedia Pustaka. Zielinski RJ. 1997. Synthesis and Composition of Food Grade Emulsifiers Di dalam Hassenhuettl GL, Hartel RW (eds). Food Emulsifiers and Their Applications. New York: Chapman and Hall.
Lampiran 1. Rendemen M-DAG setelah pemurnian Perlakuan NaOH 0.1N NaOH 0.01N Rasio Etanol:Air 50:50 75:25 75:25 50:50 Ulangan 1 42.89% 34.53% 27.10% 41.41% Ulangan 2 36.47% 34.63% 36.35% 33.53% Rendemen 39.68% 34.58% 31.73% 37.47% Lampiran 2. Luas area komposisi (Spot Fraksi) M-DAG Sampel MAG DAG MDAG Seafast 2648 2436 MDAG kasar 6814 5177 50:50, NaOH 0.1N 5063 4255 75:25, NaOH 0.1N 7344 3084 75:25, NaOH 0.01N 5433 4395 50:50, NaOH 0.01N 4069 4390 75:25, Tanpa NaOH 2964 1938 50:50, Tanpa NaOH 4449 3885 Lampiran 3. Kadar ALB M-DAG setelah pemurnian Perlakuan NaOH 0.1N NaOH 0.01N Rasio Etanol:Air 50:50 75:25 75:25 50:50 Ulangan 1 13.55% 17.72% 14.64% 13.73% Ulangan 2 13.69% 16.26% 14.44% 13.82% Kadar ALB 13.62% 16.99% 14.54% 13.78% Lampiran 4. Karakterisasi M-DAG dengan suhu 500C Perlakuan Sampel 50:50, NaOH 0.24 g Rendemen Ulangan 1 17.78% Ulangan 2 13.23% Rata-rata 15.51% Kadar ALB Ulangan 1 11.37% Ulangan 2 12.82% Rata-rata 12.09% Titik leleh Ulangan 1 520C Ulangan 2 520C Rata-rata 520C
Tanpa NaOH 75:25 20.04% 40.67% 30.36%
50:50 45.54% 26.87% 36.21%
ALB+TAG 4911 14972 10065 15896 11718 14654 9009 13161
Tanpa NaOH 75:25 17.76% 15.64% 16.70%
50:50 15.48% 15.31% 15.40%
Lampiran 5. Hasil analisa GCMS sebelum pemurnian Library Search Report Data Path : C:\msdchem\1\data\ Data File : SAMPEL 3.D Acq On : 26 Aug 2014 13:31 Operator : BALYA AL BASHIR Sample : ASAM LEMAK Misc : S1 IPB ALS Vial : 1 Sample Multiplier: 1 A b und a nce T IC : S A M P E L 3 .D \ d a ta .m s 1 9 .3 6 2
1 .1 5 e + 0 7 1 .1 e + 0 7 1 .0 5 e + 0 7
1 7 .3 6 3
1e +07
2 1 .6 4 9
9500000
1 8 .9 7 8
9000000 8500000 8000000
1 4 .7 0 5
7500000
1 4 .9 9 0
7000000 6500000 6000000 5500000
1 5 .9 2 7
5000000 4500000 4000000 3500000 2 3 .6 6 6
3000000 1 9 .1 5 2 2500000 1 5 .11562.0 5 9 1 7 .4 5 2 1 5 1.861.30 8 0 7 .8 11 7 .5 44 09 1155.2 62 1 5 .3 .4 72 88
2000000 1500000
2 1 .8 4 5 2 0 .9 7 0 2 6 .2 6 5
1000000 1 4 .5 7 7
5 0 0 0 0 0 6 .6 0 7 8 .0 0 T im e -->
1 0 .0 0
1 2 .0 0
1 4 .0 0
1 6 .0 0
1 8 .0 0
2 0 .0 0
2 2 .0 0
2 4 .0 0
2 6 .0 0
2 8 .0 0
3 0 .0 0
3 2 .0 0
3 4 .0 0
Lampiran 6. Hasil analisa GCMS setelah pemurnian Library Search Report Data Path : C:\msdchem\1\data\ Data File : SAMPEL 1.D Acq On : 26 Aug 2014 12:02 Operator : BALYA AL BASHIR Sample : ASAM LEMAK Misc : S1 IPB ALS Vial : 1 Sample Multiplier: 1 Abundance TIC: SAMPEL 1.D\data.ms 19.368 1.2e+07 1.1e+07 1e+07 9000000
17.362
8000000 18.974 21.609
7000000 6000000
14.705
5000000 4000000
15.925 14.955
3000000 19.154 17.451 16.05917.516 16.378 15.149
2000000 1000000
8.00 Time-->
21.836
23.666 26.272
10.00 12.00 14.00 16.00 18.00 20.00 22.00 24.00 26.00 28.00 30.00 32.00
Lampiran 7. Stabilitas emulsi produk M-DAG
Keterangan : A : Sampel M-DAG murni dengan formulasi 50:50 menggunakan NaOH 0,1 N B : Sampel M-DAG murni dengan formulasi 75:25 menggunakan NaOH 0,1 N C : Sampel M-DAG murni dengan formulasi 75:25 menggunakan NaOH 0,01 N D : Sampel M-DAG murni dengan formulasi 50:50 menggunakan NaOH 0,01 N E : Sampel M-DAG murni dengan formulasi 75:25 tanpa menggunakan NaOH F : Sampel M-DAG murni dengan formulasi 50:50 tanpa menggunakan NaOH Lampiran 8. Uji statistika (Anova) parameter rendemen Source Type III Sum Df Mean Square of squares Corrected Model 123.867 5 24.773 14702.100 Intercept 14702.100 1 Rasio_Etanol_Air 92.908 1 92.908 Konsentrasi_NaOH 30.629 2 15.315 Rasio_Etanol_Air* .330 2 .165 Konsentrasi_NaOH Error 481.525 6 80.254 Total 15307.491 12 Corrected Total 605.391 11 R Squared = .205 (Adjusted R Squared = .458)
F
Sig.
.309 183.194 1.158 .191 .002
.891 .000 .323 .831 .998
Lampiran 9. Uji statistika (Anova) parameter luas area komposisi M-DAG Source Corrected Model
Intercept
Rasio_Etanol_Air
Konsentrasi_NaOH
Rasio_Etanol_Air* Konsentrasi_NaOH Error
Total
Corrected Total
Dependent Variabel luas_area_ALB luas_area_MAG luas_area_DAG luas_area_ALB luas_area_MAG luas_area_DAG luas_area_ALB luas_area_MAG luas_area_DAG luas_area_ALB luas_area_MAG luas_area_DAG luas_area_ALB luas_area_MAG luas_area_DAG luas_area_ALB luas_area_MAG luas_area_DAG luas_area_ALB luas_area_MAG luas_area_DAG luas_area_ALB luas_area_MAG luas_area_DAG
Type III Sum of squares 71904251.4 13940401.4 15341495.7 1858113194 285021774.1 184318408.3 335002.083 143226.750 5312021.333 11042651.17 8580708.167 9286977.167 60526598.17 5216466.500 742497.167 114065.500 316229.500 3771470.000 1930131511 302124467.0 203431374.0 72018316.92 17102692.92 19112965.67
df
Mean Square
F
Sig.
5 5 5 1 1 1 1 1 1 2 2 2 2 2 2 6 6 6 12 12 12 11 11 11
14380850.28 2788080.283 3068299.133 1858113194 285021774.1 184318408.3 335002.083 143226.750 5312021.333 5521325.583 4290354.083 4643488.583 30263299.08 2608233.250 371248.583 19010.917 527048.583 628578.333
756.452 5.290 4.881 97739.274 540.788 293.231 17.622 .272 8.451 290.429 8.140 7.387 1591.891 4.949 .591
.000 .033 .040 .000 .000 .000 .006 .621 .027 .000 .020 .024 .000 .054 .583
R Squared = .998 (Adjusted R Squared =.997), R Squared = .815 (Adjusted R Squared = .661), R Squared = .803 (Adjusted R Squared = .638) Duncan parameter luas area ALB Konsentrasi_NaOH .00 .10 .01 Sig.
N 1 11087.000
4 4 4
1.000
Duncan parameter luas area MAG Konsentrasi_NaOH .00 .10 .01 Sig.
Subset
N 4 4 4
2 13112.2500 13131.5000 .850
Subset 1 3708.000
1.000
2 5224.7500 5688.0000 .402
Duncan parameter luas area DAG Konsentrasi_NaOH .00 .10 .01 Sig.
4 4 4
N
Subset 1 2911.2500 3791.5000
2 3791.5000 5054.7500 .065
.167
Lampiran 10. Uji statistika (Anova) parameter kadar ALB Source Type III Sum df Mean Square of squares Corrected Model 20.899 5 4.180 2761.547 Intercept 2761.547 1 Rasio_Etanol_Air 9.865 1 9.865 Konsentrasi_NaOH 7.254 2 3.627 Rasio_Etanol_Air* 3.781 2 1.890 Konsentrasi_NaOH Error 3.361 6 .560 Total 2785.807 12 Corrected Total 24.260 11 R Squared = .861 (Adjusted R Squared = .746) Duncan parameter kadar ALB Konsentrasi_NaOH N
F
Sig.
7.461 4929.426 17.608 6.474 3.374
.015 .000 .006 .032 .104
Subset 1
.01 .10 .00 Sig.
4 4 4
14.1575 15.3050 .073
2 15.3050 16.0475 .210
Lampiran 11. Uji statistika (Anova) parameter stabilitas emulsi Source Type III Sum df Mean F of squares Square Corrected Model 58.000a 5 11.600 2.486 53868.000 Intercept 53868.000 1 11543.143 Rasio_Etanol_Air 12.000 1 12.000 2.571 Konsentrasi_NaOH 9.500 2 4.750 1.018 Rasio_Etanol_Air* 36.500 2 18.250 3.911 Konsentrasi_NaOH Error 28.000 6 4.667 Total 53954.000 12 Corrected Total 86.000 11
Sig. .149 .000 .160 .416 .082
Lampiran 12. Perhitungan molar ALB dan NaOH Diketahui : Basis : 10 gram M-DAG Asam palmitat : 16.06% (BM= 256 g/mol) Asam Stearat : 8.23% (BM= 288 g/mol) BM NaOH : 40 g/mol Penyelesaian : g ALB = (fraksi asam palmitat + fraksi asam stearat) x 10 g = (0.1606 + 0.0823) x 10 g = 2.429 gram BM ALB
=(
)
+ = = 169 g/mol + 98 g/mol = 267 g/mol Mol ALB
) +(
= g ALB / BM ALB = = 0.00909 mol
Maka, volume NaOH 0.1N yang dibutuhkan untuk menyabunkan ALB: g NaOH = mol ALB x BM NaOH = 0.00909 x 40 g/mol = 0.364 g NaOH 0.364 V
= N x V x BM = 0.1 x V x 40 = 0.091 L = 91 mL
)
RIWAYAT HIDUP Penulis dilahirkan di Kota Surakarta pada tanggal 1 September 1992 dari ayah Arry Seno Handoyo dan Ninik Rustriyani. Anak ketiga dari tiga bersaudara dengan kakak Alam Akbar Halimawan, S.MB, M.BA dan Rena Maharani, S.MB. Penulis menempuh studi di TK Al Islam 2 Jamsaren Surakarta 1997 - 1998, SD Al Islam 2 Jamsaren 1998 - 2004, SMP Negeri 3 Surakarta 2004 - 2007, SMA Muhammadiyah 1 Surakarta 2007 - 2010 dan diterima sebagai mahasiswa Departemen Teknologi Industri Pertanian, Fakultas Teknologi Pertanian, Institut Pertanian Bogor melalui jalur Undangan Seleksi Masuk IPB (USMI) pada tahun 2010. Penulis melaksanakan kegiatan Praktik Lapangan pada Juli – Agustus 2013 dengan program reguler pada bagian produksi di PT. Perkebunan Nusantara IX Pabrik Gula Tasikmadu, Karanganyar, Jawa Tengah. Judul yang dikerjakan dalam praktik lapang tersebut adalah “Mempelajari Manajemen Mutu Selama Proses Produksi Gula Kristal Putih di PT. Perkebunan Nusantara IX Pabrik Gula Tasikmadu, Karanganyar, Jawa Tengah”. Penulis melakukan penelitian yang berjudul “Pengaruh Rasio Etanol dan Air serta Konsentrasi NaOH pada Pemurnian Mono-Diasilgliserol” di bawah bimbingan Dr. Dwi Setyaningsih, STP MSi
