EKSTRAK BIJI ANDALIMAN SEBAGAI ANTIOKSIDAN ALAMI PADA MINYAK KEDELAI

PROSIDING SEMINAR NASIONAL REKAYASA KIMIA DAN PROSES 2004 ISSN : 1411 - 4216

EKSTRAK BIJI ANDALIMAN SEBAGAI ANTIOKSIDAN ALAMI PADA MINYAK KEDELAI Soedarmadji, Asti Murdaningsih, Dwi Kesumawati R Jurusan Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Diponegoro Jl. Prof. H. Soedarto, SH Tembalang, Semarang 50239 Telp. (024)7460058 E-mail : [email protected]

Abstrak Antioksidan merupakan senyawa yang secara alami terdapat dalam hampir semua bahan makanan. Pada penyimpanan atau pengawetan diperlukan adanya penambahan antioksidan dari luar untuk melindungi bahan makanan dari reaksi oksidasi. Antioksidan ini diperlukan untuk mengawetkan minyak atau lemak nabati karena kandungan antioksidannya sudah banyak berkurang selama proses ekstraksi dan pressing. Salah satu bahan yang dapat dijadikan antioksidan yaitu ekstrak biji andaliman dengan pelarut n-Hexane. Tujuan penelitian ini adalah untuk mengetahui keefektifan ekstrak biji andaliman sebagai antioksidan alami pada minyak kedelai dibanding antioksidan lain yaitu AX1. Penelitian menggunakan factorial design dua level dengan variabel yang digunakan adalah konsentrasi antioksidan (100 ppm;1000 ppm), suhu (600C;1000C), dan waktu (8jam;20jam). Hasil factorial design menunjukkan bahwa suhu merupakan variabel yang paling berpengaruh, sehingga dilakukan optimasi terhadapnya. Didapatkan hasil bahwa penggunaan antioksidan AX1 lebih efektif dibandingkan antioksidan ekstrak biji andaliman pada konsentrasi 100 ppm suhu 70oC dan waktu 20 jam yang sebanding dengan 5 hari jika disimpan pada suhu kamar, namun pada konsentrasi 100 ppm waktu 8 jam diatas suhu 100oC penggunaan antioksidan ekstrak biji andaliman lebih efektif dibanding AX1. Kata kunci : antioksidan; biji andaliman; ekstraksi; minyak kedelai Pendahuluan Penggunaan senyawa antioksidan pada produk-produk yang diproduksi industri pangan cenderung meningkat. Namun menimbulkan suatu kekuatiran karena banyak hasil penelitian yang menunjukkan bahwa bahan-bahan sintetik pada dosis tertentu dapat menjadi komponen toksik pada manusia. Dengan demikian mendorong masyarakat untuk memperoleh antioksidan alami yang relatif aman untuk dikonsumsi. Banyak penelitian yang menunjukkan bahwa penambahan rempah-rempah dalam produk makanan dapat meningkatkan daya awet makanan. Berdasarkan hal tersebut maka peneliti terdorong untuk melakukan penelitian terhadap senyawa antioksidan dari sumber alami yakni andaliman, sejenis rempahrempah yang banyak digunakan pada makanan khas sumatera utara. Penelitian ini menggunakan variabel konsentrasi, suhu dan waktu. Menggunakan variabel suhu bertujuan untuk mempersingkat waktu yang digunakan untuk penelitian, dimana pada suhu 70oC waktu 20 jam sebanding dengan 5 hari jika disimpan pada suhu kamar (Swern, 1964). Hasil penelitian ini diharapkan dapat memberikan informasi tentang pemanfaatan biji andaliman sebagai antioksidan alami pada minyak kedelai sehingga diharapkan dapat meningkatkan daya guna dan nilai tambah dari andaliman. Tinjauan Pustaka Andaliman ( Zanthoxylum acanthapodium DC) merupakan salah satu jenis rempah . Di Indonesia, tumbuhan rempah yang satu ini hanya tedapat di kabupaten Toba Samosir dan Tapanuli Utara, Sumatera Utara. Bentuknya mirip lada (merica) bulat kecil berwarna hijau, tetapi jika sudah kering, agak kehitaman. Bila digigit tercium aroma minyak atsiri yang wangi dengan rasa khas getir (Posman, 2002). Ekstrak andaliman efektif untuk menghambat viabilitas (kemampuan hidup) sel mikrobia pathogen dan pembusuk seperti Bacillus subtilus, Salmonella typhimurium, Staphylococcus aureus dan Vibrio cholera. Senyawa flavanoid seperti luteloin, kurkumin, kapsaisin, kuersetin, terpen, karsonol, rosmanol, rosmadial, dan minyak atsiri yang terdapat pada berbagai jenis rempah terbukti dapat bersaing JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS DIPONEGORO SEMARANG

F-13-1

dengan antioksidan sintetik seperti BHT (Butylated Hidroxytoluena) dan BHA (Butylated Hidroxyanisole) (Posman, 2002). Ini menunjukkan andaliman potensial dikembangkan sebagai sumber antioksidan alami untuk mencegah ketengikan lemak/minyak pada bahan pangan. Minyak adalah tigliserida yang merupakan ester asam lemak dan gliserol serta larut dalam pelarut lemak / minyak (Ketaren, 1986). HOOC - R1 H2C – O – COR1 H2C – OH HC – O – COR2 + 3 H2O

HC – OH + HOOC - R2 H2C – OH

HOOC - R3

H2C – O – COR3

gliserol as. Lemak trigliserida Ranciditas pada minyak atau lemak terjadi karena proses oksidasi oleh oksigen dari udara terhadap asam lemak tidak jenuh. Oksidasi terjadi pada ikatan tak jenuh dalam asam lemak. Pada suhu kamar sampai dengan suhu 100oC, setiap satu ikatan tidak jenuh dapat mengadsorbsi dua atom oksigen, sehingga terbentuk peroksida yang bersifat labil. - CH = CH - + O2

- CH - CH

- CH – CH -

O

O

O

O Peroksida Peroksida ini dapat menguraikan radikal tak jenuh yang masih utuh, sehingga terbentuk dua molekul persenyawaan oksida dengan reaksi sebagai berikut

- CH - CH - + - CH = CH O O Peroksida labil

2 – CH – CH – O persenyawaan oksida

Peroksida labil dapat membentuk persenyawaan isomer, yaitu hidroksi atau turunan dari hidroksi keton.

- CH – CH O

O

Peroksida labil

- CH – CH OH OH

dihidroksi

- CH(OH) CH - CHCHO O aldehid

Isomer yang terbentuk akan terurai menjadi persenyawaaan aldehid dengan bobot molekul lebih rendah, misalnya epyhidrin aldehide dan persenyawaan keton (Ketaren, 1986). Ketengikan pada minyak atau lemak yang disebabkan oleh reaksi oksidasi yang terjadi secara spontan jika bahan yang mengandung lemak atau minyak dibiarkan kontak dengan udara, sedangkan kecepatan proses oksidasinya tergantung pada tipe minyak dan kondisi penyimpanan. Dalam bahan pangan berlemak atau berminyak yang mudah mengalami oksidasi spontan adalah asam lemak tak jenuh. Semua lemak atau minyak mengandung antioksidan. Antioksidan diperlukan sebagai inhibitor pada proses oksidasi. Karakteristik antioksidan dilihat dari efektivitas mereka pada konsentrasi yang rendah dalam minyak. Pada umumnya antioksidan mengandung struktur inti yang sama. Yaitu mengandung cincin benzene tak jenuh disertai gugus hidroksil atau gugus amino. Menurut Ketaren (1986), antioksidan menurut gugus fungsinya digolongkan menjadi tiga yaitu: a. Golongan Phenol Antioksidan yang termasuk golongan ini biasanya mempunyai intensitas warna yang rendah atau kadang-kadang tidak bewarna dan banyak digunakan karena tidak beracun. Beberapa contoh yang termasuk golongan ini antara lain hidrokuinon dan gossipol. b. Golongan Amino Antioksidan ini mempunyai potensi tinggi sebagai antioksidan, namun beracun, sehingga banyak digunakan pada industri non pangan, terutama pada industri karet. Antioksidan ini misalnya N,N-difenil- ρ -fenilene diamin, difenil hidrazin, difenilguanidine dan difenil amine. c. Golongan Amino Phenol

JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS DIPONEGORO SEMARANG

F-13-2

Antioksidan ini merupakan gugus fungsional penyebab aktivitas antioksidan. Yang termasuk golongan ini antara lain N-butil-amino-phenol dan N-siklo-heksil- ρ -amino-phenol. Semua kerja antioksidan dari tipe phenolat dapat diperkuat dengan adanya asam “sinergis”. Effektivitas sinergis termasuk asam sitrat, asam phospat, monoisopropil sitrat, dan glisin, salah satunya biasanya dikombinasikan dengan inhibitor phenolat. Pada phospatida bukan sebagai antioksidan bila hanya ada phospatida dalam minyak. Tetapi beberapa phospatida mampu memperkuat kerja tocopherol atau antioksidan lain dari tipe phenolat. Tabel 1. Penambahan antioksidan yang diijinkan oleh United State Department of Agriculture yang digunakan untuk makanan No Antioksidan Konsentrasi maks yang diijinkan 1 Resin guaiac 0,1% 2 Asam Norhidydroguaiaretic 0,01% 3 Tocopherol 0,03% 4 Lechitin 5 BHA 0,1% 6 BHT 0,1% 7 Propyl Gallat 0,1% 8 Asam sitrat 0,1% 9 Asam phospat 0,1% 10 Monoisopropyl sitrat 0,1% 11 Glysin 0,1% Kombinasi dari dua atau lebih antioksidan (no 2,5,6 dan 7) boleh digunakan tetapi tidak melebihi dari 0,02%. Sinergis asam (8,9,10 dan 11) yang digunakan dengan kombinasi tidak boleh melebihi dari 0,01%, dan boleh digunakan bersama dengan antioksidan 2,5,6, dan 7 atau kombinasi yang diijinkan (Swern, 1964). Peranan zat antoksidan pada oksidasi lemak adalah memutus rantai reaksi radikal bebas peroksi. Reaksi zat antioksidan dengan radikal peroksi akan membentuk radikal stabil dan tidak reaktif .Fungsi paling efektif dari antioksidan adalah dengan menghentikan reaksi berantai dari radikal-radikal bebas (Primary antioxidants). Proses kerja antioksidan dapat dilihat pada gambar H H [–C–C–C=C–]

+

AH

Antioksidan

radikal bebas lemak

A’

[– C – C – C = C – ]

+

antioksidan radikal bebas

H AH

Antoksidan

+

[–C–C–C=C–C– ]

H molekul dasar lemak H

A’

+

[–C–C–C=C–C– ]

O

O

O

O

radikal bebas peroksida

antioksidan radikal bebas

H hidroperoksida

Antioksidan yang aktif adalah senyawa yang mampu bereaksi dengan radikal bebas membentuk produk yang tidak dapat bereaksi lebih lanjut selama oksidasi. Molekul antioksidan dapat bereaksi dengan radikal asam lemak bebas atau dengan radikal hidroperoksida bebas. Dalam kedua kasus ini radikal bebas mengalami deaktivasi dan dihasilkan radikal antioksidan yang tidak dapat berperan sebagai inisiator oksidasi berikutnya (Ketaren, 1986). Metodologi Penelitian Penelitian ini menggunakan metode factorial design dua level yang berarti sekumpulan percobaan atau run dirancang untuk memperoleh data-data konkret untuk membuktikan suatu hipotesa. Respon yang JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS DIPONEGORO SEMARANG

F-13-3

diamati adalah aktivitas antioksidan ekstrak biji andaliman yaitu dengan analisa bilangan peroksida pada minyak kedelai. Penentuan efek yang paling berpengaruh 1. Pengendali : volume minyak kedelai 200 ml 2. Variabel berubah ! Konsentrasi ekstrak biji andaliman (K) : (-) 100 ppm (+) 1000 ppm ! Waktu penyimpanan (W) : (-) 8 jam (+) 20 jam ! Temperature (T) : (-) 60oC (+) 100oC Bahan dan alat yang digunakan Bahan : Biji andaliman dan n-Hexane, minyak kedelai, asam asetat glacial, kloroform, KI standar, aquades, Na2S2O3, amylum Alat : Neraca analitis, kertas saring, labu soxhlet, water bath, kompor listrik, alat distilasi, Erlenmeyer, statif, klem., buret Prosedur/langkah percobaan Ekstraksi biji andaliman Sampel biji andaliman terlebih dahulu dibersihkan dari kotoran, kemudian dihancurkan dan ditimbang lalu dibungkus dengan kertas saring dan dimasukkan ke dalam soxhlet. Tambahkan n-Hexane ke dalam labu soxhlet sebelum ditutup. Panaskan dalam water bath atau kompor listrik sehingga solven akan menetes dari kondensor. Volume solven dijaga konstan dengan menambahkan solven secukupnya untuk menyempurnakan solven yang hilang karena penguapan. Ekstraksi dilakukan selama 3 jam. Didinginkan dan diambil labu ekstraksi soxhlet, n-hexane diuapkan dengan distilasi pada suhu 70oC sampai bau n-hexane hilang. Uji Oven Schaal Uji ini dilakukan untuk mengetahui atau mengevaluasi penurunan kualitas dalam selang waktu tertentu dengan diukur bau dan rasanya. Uji ini dilakukan dalam oven pada suhu 60oC untuk mempersingkat waktu yang digunakan untuk penelitian. Pengukuran aktivitas antioksidan Pengukuran aktivitas antioksidan dengan menggunakan bilangan Lea berdasarkan jumlah bilangan peroksida, semakin rendah bilangan peroksida maka aktivitas antioksidan semakin besar. Bilangan peroksida adalah bilangan yang menunjukkan kerusakan pada minyak. Penentuan ini berprinsip pada jumlah iod dalam KI yang dibebaskan oleh peroksida, ion bebas diikat dengan larutan Na-tiosulfat. Bilangan peroksida dinyatakan dengan jumlah ml Na-tiosulfat 0,1 N yang dibutuhkan untuk mengikat I2 dalam 1 gram minyak yang diselidiki. Reaksinya sebagai berikut: 2 Na2S2O3 + I2 2 NaI + Na2S4O6 Hasil dinyatakan dalam mili ekuivalen per 1000 gram. Rumus yang digunakan angka peroksida =

V Na −tiosulfat × N Na −tiosulfat × 1000 gram min yak

Hasil Penelitian Dan Pembahasan Hasil penelitian Tabel 2. Hasil Analisa Minyak Kedelai Analisa Hasil Angka peroksida 7,31 Angka asam 0,631 Angka iodine 140,86 Bobot jenis 0,91985 Angka penyabunan 192,46 Indeks bias 1,472 JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS DIPONEGORO SEMARANG

F-13-4

Tabel 3. Hasil Analisa Biji Andaliman Analisa Hasil (%) Kadar air 12,15 Kadar abu 4,44 Kadar lemak 11,63 Kadar protein 2,82 Kadar karbohidrat 69,50

Hasil penentuan variabel yang paling berpengaruh Tabel 4. Hasil Perhitungan Angka Peroksida Run K W T Angka Peroksida 1 100 8 60 7,582 2 100 8 100 9,112 3 100 20 60 7,956 4 100 20 100 18,53 5 1000 8 60 7,514 6 1000 8 100 9,01 7 1000 20 60 7,786 8 1000 20 100 16,422 Perhitungan harga efek EK

= (-7,582-9,112-7,956-18,53+7,514+9,01+7,786+16,422)

= -0,612

EW

= (-7,582-9,112+7,956+18,53-7,514-9,01+7,786+16,422)

= 4,3665

ET

= (-7,582+9,112-7,956+18,53-7,514+9,01-7,786+16,422)

= 5,559

EKW

= (7,582+9,112-7,956-18,53-7,514-9,01+7,786+16,422)

= -0,527

EKT

= (7,582-9,112+7,956-18,53-7,514+9,01-7,786+16,422)

= -0,493

EWT

= (7,582-9,112-7,956+18,53+7,514-9,01-7,786+16,422)

= 4,046

EKWT

= (-7,582+9,112+7,956-18,53+7,514-9,01-7,786+16,422)

= -0,476

Hasil Optimasi Suhu

40

Angka Peroksida

35 Blanko

30

Andaliman

25

AX1

20 15 10 5 0 0

20

40

60

80 Suhu

100

120

140

160

Gambar 1. Hubungan Suhu terhadap Angka Peroksida pada Konsentrasi 100 ppm Waktu 8 jam

JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS DIPONEGORO SEMARANG

F-13-5

40

Angka Peroksida

35 30 25 20

blanko

15

andaliman

10

AX1

5 0 0

20

40

60

80 Suhu

100

120

140

160

Gambar 2. Hubungan Suhu terhadap Angka Peroksida pada Konsentrasi 1000 ppm Waktu 20 jam

40

Angka Peroksida

35 30 25 20

blanko

15

andaliman AX1

10 5 0 0

20

40

60

80 Suhu

100

120

140

160

Gambar 3. Hubungan Suhu terhadap Angka Peroksida pada Konsentrasi 100 ppm Waktu 20 jam

Pembahasan Pada hasil perhitungan harga efek dapat dilihat bahwa ET mempunyai nilai yang paling besar. Ini berarti bahwa efek yang paling berpengaruh yaitu efek suhu, sehingga dilakukan optimasi terhadap efek tersebut. Hubungan suhu dengan bilangan peroksida ditunjukkan oleh Gambar 1, 2 dan Gambar 3. Gambar tersebut menunjukkan bahwa semakin tinggi suhu maka bilangan peroksidanya semakin tinggi. Suhu semakin tinggi berarti minyak akan mudah mengalami oksidasi, akibatnya mudah mengalami ketengikan. Masing-masing gambar menunjukkan bahwa angka peroksida pada minyak kedelai yang menggunakan ekstrak biji andaliman lebih besar daripada AX1, berarti penggunaan AX1 lebih efektif dibandingkan ekstrak biji andaliman. Tapi pada Gambar 1 terlihat, pada pemanasan minyak kedelai setelah suhu 100oC angka peroksida pada minyak kedelai yang menggunakan ekstrak biji andaliman lebih kecil daripada AX1, jadi pada pemanasan minyak kedelai di atas suhu 100oC waktu 8 jam, lebih efektif digunakan antioksidan ekstrak biji andaliman Pada Gambar 2 dan Gambar 3 dapat dilihat bahwa waktu ternyata juga mempengaruhi hasil perhitungan angka peroksida sedangkan konsentrasi tidak terlalu berpengaruh terhadap hasil perhitungan angka peroksida. Sehingga penggunaan antioksidan yang optimum pada konsentrasi 100 ppm suhu 70oC dan waktu 20 jam yang sebanding dengan 5 hari jika disimpan dalam suhu kamar (Swern, 1964). Kesimpulan Dan Saran Suhu merupakan efek yang paling berpengaruh dalam analisa hasil perhitungan angka peroksida, tapi waktu pun cukup mempengaruhi hasil perhitungan angka peroksida. Penggunaan antioksidan AX1 lebih efektif dibandingkan antioksidan ekstrak biji andaliman pada konsentrasi 100 ppm suhu 70oC dan waktu 20 JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS DIPONEGORO SEMARANG

F-13-6

jam, namun pada konsentrasi 100 ppm waktu 8 jam diatas suhu 100oC penggunaan antioksidan ekstrak biji andaliman lebih efektif dibanding AX1. Pada penelitian selanjutnya perlu ditambah waktu analisa untuk mengetahui kapan terjadinya rancid. Daftar Pustaka Jacobs, Moris B., (1958), “The Chemical Analysis of Foods and Food Product”, 3th edition, D Van Nostrand Company, Inc, Canada. Ketaren, S., (1986), “Pengantar Teknologi Minyak dan Lemak Pangan”, UI-Press, Jakarta Posman Sibuea., (2002), “Potensi Andaliman sebagai Antioksidan Alami”, Kompas, 26 Agustus 2002, Jakarta Swern, D., (1964), “Bailey’s Industrial Oil and Fat Product”, 3th edition, John Willey and Sons, Inc, New York.

JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS DIPONEGORO SEMARANG

F-13-7