II. TINJAUAN PUSTAKA
A. TANAMAN KELAPA Kelapa ( Cocos nucifera L) termasuk pada famili palmae, salah satu anggota terpenting Monocotyledone, Genus Cocos adalah monotypic yang hanya mempunyai satu-satunya spesies yaitu Cocos nucifera L. Nama Cocos nucifera adalah monotypic, namun cukup banyak ditemui varietas dan kultivar. Semua dapat dibagi atas dua grup utama yaitu Kelapa Dalam dan Kelapa Genjah. Di Indonesia diperkirakan lebih dari 1000 jenis varietas atau kultivar kelapa. Sebagian kecil diantaranya (lebih kurang 80 kultivar) sudah dilestarikan di Bone-bone, Sulawesi Utara. Varietas tanaman kelapa pada umumnya dikelompokkan menjadi dua varietas utama, yaitu Kelapa Dalam (tall variety) dan Kelapa Genjah (dwarf variety). Kelapa Dalam mempunyai ciri-ciri antara lain batangnya besar dan dapat mencapai ketinggian 30 meter, mulai berbuah pada umur 6 – 8 tahun sampai 100 tahun atau lebih. Contoh Kelapa Dalam adalah jenis kelapa Bali, Jepara, Palu dan lain-lain. Kelapa genjah batangnya ramping, tingginya sekitar 5 meter. Contoh kelapa genjah adalah kelapa Raja, kelapa Gading, kelapa Nias dan lain-lain. Tanaman kelapa mempunyai daya adaptasi cukup tinggi. Namun, untuk dapat tumbuh baik dan berproduksi tinggi diperlukan lokasi dengan ketinggian 600 – 900 meter dari permukaan laut, curah hujan 1300 – 2300 mm yang merata sepanjang tahun, suhu 200 – 320C, mendapat sinar matahari lebih dari 120 jam per bulan dan tanahnya mempunyai pH 5,2 – 8,0. Jenis-jenis tanah yang cocok antara lain tanah berpasir, laterit, aluvial, vulkanis dan tanah korralin (Child, 1974). 1. Buah Kelapa Mulai dari pembuahan bunga betina oleh serbuk sari bunga jantan, sampai buah matang memerlukan waktu lebih kurang satu tahun, tergantung varietas. Volume dan berat buah berbeda-beda tergantung varietas dan kondisi tumbuh dari pohon individu. Buah Kelapa Dalam lebih besar dari
buah Kelapa Genjah dan bentuk buah ada yang bulat, oval dan lonjong. Volume buah Kelapa Dalam dapat berbeda-beda antara satu sampai empat liter, sementara rata-rata beratnya adalah 1,5 kg. Komponen buah kelapa terdiri dari sabut, tempurung, daging dan air buah kelapa. Panen buah kelapa berlangsung sepanjang tahun setiap satu, dua atau tiga bulan. Kebun kelapa yang dipelihara dan dipupuk dengan baik akan menghasilkan 80 – 120 buah kelapa per pohon per tahun. Kebun kelapa yang hanya dibersihkan, tetapi tidak dipupuk akan menghasilkan 40 – 60 buah per pohon per tahun (Djatmiko, 1983). Buah kelapa berbentuk oval dan terdiri dari empat bagian yaitu sabut (35%), tempurung (12%), daging buah (28%) dan air kelapa (25%). Buah kelapa ini akan matang pada umur 12 bulan setelah pembuahan. Bagian yang dianggap paling penting dari kelapa adalah daging buah, terutama sebagai sumber lemak dan protein (Djatmiko, 1983). Daging buah kelapa yang sudah masak dapat dijadikan kopra dan bahan makanan, daging buah merupakan sumber protein yang penting dan mudah dicerna. Komposisi kimia daging buah ditentukan oleh umur buah. Pada Tabel 1 dapat dilihat komposisi kimia buah kelapa pada berbagai tingkat kematangan, semakin tua umur buah kelapa maka kandungan lemaknya semakin tinggi. Komposisi kimia daging buah kelapa ini dipengaruhi oleh beberapa faktor antara lain varietas, keadaan tempat tumbuh, umur tanaman, dan umur buah. Umur buah merupakan faktor penting yang nyata mempengaruhi komposisi kimia daging buah kelapa. Pada Tabel 2 dapat dilihat komposisi asam amino dalam daging buah kelapa, dimana enam dari delapan asam amino esensial terdapat didalamnya. Kandungan minyak yang ada di dalam daging buah kelapa akan naik dengan bertambahnya umur buah kelapa. Kadar air akan menurun dengan bertambahnya umur buah kelapa (Somaatmadja, 1978).
5
Tabel 1. Komposisi Kimia Daging Buah Kelapa pada Berbagai Tingkat Kematangan Analisis Buah Muda (dalam 100 gr) Kalori 68, 0 kal Protein 1,0 g Lemak 0,9 g Karbohidrat 14,0 g Kalsium 17,0 mg Fosfor 30,0 mg Besi 1,0 mg Aktivitas 0,0 Iu Vitamin A Thiamin 0,0 mg Asam Askorbat 4,0 mg Air 83,3 g Bagian yang 53,0 g dapat dimakan Sumber : Thieme (1968)
Buah Setengah Tua 180,0 kal 4,0 g 13,0 g 10,0 g 8,0 mg 35,0 mg 1,0 mg 10,0 Iu
Buah Tua 359,0 kal 3,4 g 34,7 g 14,0 g 21,0 mg 21,0 mg 2,0 mg 0,0 Iu
0,5 mg 4,0 mg 70,0 g 53,0 g
0,1 mg 2,0 mg 46,9 g 53,0 g
Tabel 2. Komposisi Asam Amino dalam Protein Daging Buah Kelapa Asam Amino Lisin Methionin Fenilalanin Triptofan Valin Leusin Histidin Tirosin Cistin Arginin Prolin Serin Asam Aspartat Asam Glutamat Sumber : Thieme (1968)
Jumlah (%) 5,80 1,43 2,50 1,25 3,57 5.96 2,42 3,18 1,44 15,92 5,54 1,76 5,12 19,07
Air buah kelapa dapat dipergunakan sebagai bahan minuman segar, bahan pembuat cuka dan oleh sebagian penduduk desa juga dipergunakan sebagai pencegah penyakit demam dan kencing batu. Komposisi kimia air buah kelapa dapat pada Tabel 3 berikut.
6
Tabel 3. Komposisi Kimia Air Buah Kelapa Sumber
Air Kelapa Muda (dalam 100 g) Kalori 17,0 kal Protein 0,2 g Lemak 1,0 g Karbohidrat 3,8 g Kalsium 15,0 mg Fosfor 8,0 mg Besi 0,2 mg Aktivitas Vitamin A 0,0 Iu Thiamin Asam Askorbat 1,0 mg Air 95,5 g Bagian yang dapat 100,0 g dimakan Sumber : Hagenmaier (1977)
Air Kelapa Tua (dalam 100 g) 0,14 1,5 g 4,6 g 0,5 mg 91,5 g -
2. Minyak Kelapa Minyak kelapa termasuk salah satu minyak nabati yang dapat memenuhi kebutuhan manusia. Minyak kelapa dapat dipergunakan untuk keperluan pangan seperti minyak goreng, bahan margarine dan mentega puting (shortening). Selain itu minyak kelapa dapat dipergunakan untuk keperluan non pangan, yaitu sebagai minyak lampu, bahan sabun dan kosmetik (Thieme, 1968). Menurut Handayani et.al (2008), minyak kelapa di pasaran kurang lebih terdapat tiga jenis minyak kelapa yaitu minyak kelapa RBD (Rifined, Bleached and Deodorized), VCO (Virgin Coconut Oil) dan minyak kelapa tradisional atau minyak kelapa kasar. Minyak kelapa RBD merupakan minyak yang disuling, dikelentang, dan dihilangkan baunya. RBD terbuat dari kopra yaitu daging kelapa yang dijemur matahari atau diasapi. Sesuai dengan kondisinya, bahan ini relatif kotor dan mengandung bahan asing yang mempengaruhi hasil akhirnya. Bahan asing ini bisa berupa jamur, tanah, sampah dan kotoran lainnya. Proses penjemuran dan pengasapan memberikan pengaruh besar pada hasil akhir. Demikian pula banyaknya jamur sangat mempengaruhi warna dan bau minyak. Minyak kelapa mentah (crude coconut oil) yang dihasilkan bisa
7
berwarna coklat tua sampai keabu-abuan dan berbau tengik menyengat. Untuk menghasilkan minyak goreng dan minyak komersial lainnya, pabrikan memproses lebih lanjut dengan menyuling memakai pelarut kimia dan menghilangkan baunya. Untuk maksud ini mereka menambahkan bahan kimia seperti beberapa jenis soda (NaOH atau KOH). Bau dihilangkan dengan menyaring melalui karbon aktif. Tentu saja semua ini akan mempengaruhi viskositas (tingkat kekentalan), berat jenis, titik beku, rasa, bau, dan sebagainya. Pada umumnya yang membedakan dengan mudah adalah baunya dihilangkan dan rasanya hambar. Minyak RBD masih bisa digunakan untuk keperluan makanan di rumah tangga dan industri. Sedangkan minyak yang dibuat dari kelapa yang dihancurkan kemudian ditambahkan air dan diambil santannya. Santan ini kemudian dipanaskan dengan api kecil sampai terbentuk minyak. Minyak yang dihasilkan disaring dan dipisahkan dan galendo/blondo. Jenis minyak ini disebut minyak kelapa tradisional atau minyak kelapa kasar (crude coconut oil). Minyak jenis ini mempunyai aroma yang khas (harum). Minyak kelapa merupakan senyawa organik campuran ester dari gliserol dan asam lemak yang disebut gliserida, serta larut dalam pelarut minyak atau lemak. Pembentukan suatu trigliserida pada umumnya adalah sebagai berikut :
H 2 C - OH
HOOCR1
HC - OH HOOCR 2
HOH
O H 2 C - O - C - R1
HOH
O HC - O - C - R 2 O H 2 C - O - C - R 3
H 2 C - OH
HOOCR3
HOH
Gliserol
Asam Lemak Bebas
Air
Trigliserida
Menurut Djatmiko dan Widjaja (1985), asam lemak jenuh dari minyak dan lemak mempunyai rantai lurus monokarboksilat dengan jumlah atom yang genap, dan reaksi yang penting pada minyak dan lemak adalah reaksi hidrolisa, oksidasi dan hidrogenasi. Reaksi hidrolisa merupakan pengubahan
8
minyak atau lemak menjadi asam-asam lemak bebas dan gliserol. Reaksi ini dapat mengakibatkan kerusakan minyak atau lemak, dan hal ini terjadi karena terdapatnya seejumlah air pada minyak dan lemak tersebut. Reaksi oksidasi dapat berlangsung apabila terjadi kontak antara oksigen dengan minyak atau lemak. Pada reaksi ini akan terjadi komponen yang disebut peroksida. Proses hidrogenasi bertujuan untuk menjenuhkan ikatan rangkap dari rantai atom karbon asam lemak pada minyak atau lemak. Minyak kelapa berdasarkan kandungan asam lemak digolongkan kedalam minyak asam laurat, karena kandungan asam lauratnya paling besar jika dibandingkan dengan asam lemak lainnya. Berdasarkan tingkat ketidakjenuhannya yang dinyatakan dengan bilangan iod, maka minyak kelapa dapat dimasukkan kedalam golongan non drying oils, karena bilangan iod minyak tersebut berkisar antara 7,5 – 10,5. Komposisi asam lemak minyak kelapa dapat dilihat pada Tabel 4. Dari Tabel 4 dapat dilihat bahwa asam lemak jenuh minyak kelapa kurang lebih 90 persen. Minyak kelapa mengandung 84 persen trigliserida dengan tiga molekul asam lemak jenuh, 12 persen trigliserida dengan dua asam lemak jenuh dan 4 persen trigliserida dengan satu asam lemak jenuh. Minyak kelapa yang belum dimurnikan mengandung sejumlah kecil komponen bukan minyak, misalnya fosfatida, gum, sterol (0,06 – 0,08 persen), tokoferol (0,003 persen) dan asam lemak bebas (kurang dari 5 persen), sterol yang terdapat di dalam minyak nabati phitosterol dan mempunyai dua isomer yaitu betasitosterol (C29H50O) dan stigmasterol (C29H48O). Sterol bersifat tidak berwarna, tidak berbau, stabil dan berfungsi sebagai stabilizer dalam minyak. Tokoferol yang memiliki tiga isomer yaitu α- tokoferol (titik cair 1580 – 1600C), β-tokoferol (titik cair 1380 – 1400C) dan γ-tokoferol. Persenyawaan tokoferol bersifat tidak dapat disabunkan, dan berfungsi sebagai anti oksidan. Warna coklat pada minyak yang mengandung protein dan karbohidrat bukan disebabkan oleh zat warna alamiah, tetapi oleh reaksi browning/pencoklatan. Warna ini merupakan hasil reaksi dari senyawa karbonil (berasal dari pemecahan peroksida) dengan asam amino dari protein, dan terjadi terutama pada suhu tinggi. Warna pada minyak kelapa
9
disebabkan oleh zat warna dan kotoran-kotoran lainnya. Zat warna alamiah yang terdapat pada minyak kelapa adalah karoten yang merupakan hidrokarbon tidak jenuh dan tidak stabil pada suhu tinggi. Pada pengolahan minyak menggunakan uap panas, maka warna yang disebabkan oleh karoten akan mengalami degradasi. Tabel 4. Komposisi Asam Lemak Minyak Kelapa Asam Lemak Rumus Kimia Asam Lemak Jenuh Asam Kaproat C5H11COOH Asam Kaprilat C7H17COOH Asam Kaprat C9H19COOH Asam Laurat C11H23COOH Asam Miristat C13H27COOH Asam Palmitat C15H31COOH Asam Stearat C17H35COOH Asam Arachidat C19H39COOH Asam Lemak Tidak Jenuh Asam Palmitoleat C15H29COOH Asam Oleat C17H33COOH Asam Linoleat C17H31COOH Sumber : Thieme, J.G (1968)
Jumlah (%) 0,0 – 0,8 5,5 – 9,5 4,5 – 9,5 44,0 – 52,0 13,0 – 19,0 7,5 – 10,5 1,0 – 3,0 0,0 – 0,4 0,0 – 1,3 5,0 – 8,0 1,5 – 2,5
Tabel 5. Standar Mutu Minyak Kelapa Karakteristik Bau dan Rasa Warna
Nilai* Khas kelapa segar, tidak tengik Tidak berwarna hingga kuning pucat Maks 0,2
Nilai** Normal Muda Jernih
Kadar air (%) 0,1 – 0,5 Berat jenis (g/liter) 0,915 – 0,920 Bilangan Asam Maks 0,5 (mg KOH/g minyak) Maks 2,0 ≤3 Bilangan Peroksida (mg O2/100 g minyak) Bilangan Iod 4,1 – 11,0 4,1 – 11,0 (g iod/100 g minyak) Bilangan Penyabunan 250 - 260 (mg KOH/g minyak) Index Bias pada 400C 1,4480 – 1,4492 *Standar SNI-7381-2008 *Standar APCC (Asia Pasific Coconut Comunity)
10
Penilaian mutu minyak dapat dilakukan berdasarkan sifat fisikokimianya. Mutu minyak kelapa yang dihasilkan tergantung dari mutu bahan dasar dan cara pengolahannya. Mutu minyak dari proses manapun yang digunakan selayaknya aman untuk dikonsumsi. Pada Tabel 5 dapat dilihat Standar Mutu Minyak Kelapa berdasarkan SNI – 7381 - 2008. 3. Ekstraksi Minyak Kelapa Ekstraksi merupakan cara yang digunakan untuk mendapatkan minyak atau lemak dari bahan yang di duga mengandung minyak atau lemak (Swern, 1979). Menurut Ketaren (1986), ekstraksi dari bahan yang berminyak terdiri dari
ekstraksi
menggunakan
panas
(rendering),
ekstraksi
mekanis
(mechanical expression) dan ekstraksi dengan pelarut (solvent extraction). a. Ekstraksi menggunakan panas (Rendering) Rendering merupakan suatu cara ekstraksi minyak atau lemak dari bahan yang diduga mengandung minyak dan lemak dengan kadar air yang tinggi. Pada semua cara rendering, penggunaan panas adalah suatu hal yang spesifik yang bertujuan untuk menggumpalkan protein pada dinding sel bahan dan untuk memecahkan dinding sel tersebut sehingga mudah ditembus oleh minyak atau lemak yang terkandung di dalamnya. Menurut pengerjaannya, rendering dibagi menjadi dua cara yaitu wet rendering dan dry rendering (Ketaren, 1986). Pada wet rendering, proses ekstraksi dilakukan dengan penambahan sejumlah air pada saat dilakukan proses. Penggunaan panas akan menggumpalkan protein sehingga tidak ada lagi pelindung (emulsifier) dalam sistem emulsi santan dan minyak akan mudah terpisah. Dalam skala industri kecil, pemisahan minyak umumnya dilakukan dengan pemanasan santan. Proses ini dilakukan dengan cara memarut daging kelapa segar, kemudian ditambahkan air dan diperas berkali-kali sehingga diperoleh santan dan ampas. Santan tersebut dipanaskan sehingga minyak dan air memisah (Thieme, 1968). Dry rendering merupakan ekstraksi minyak kelapa tanpa penambahan sejumlah air selama proses berlangsung. Daging kelapa yang akan dibuat
11
minyak mula-mula diparut, kemudian disangrai dengan minyak goreng bermutu baik sampai berwarna kecoklatan seperti serundeng. Serundeng tersebut kemudian dibungkus dengan kain yang bersih dan kemudian dipress dengan alat pengepresan (Djatmiko, 1983). b. Ekstraksi mekanis (Mechanical Expression) Cara ini merupakan suatu ekstraksi untuk bahan yang berasal dari bahan biji-bijian. Cara ini dilakukan untuk memisahkan minyak dari bahan yang berkadar minyak tinggi (30 – 70%). Pada pengepresan mekanik ini dilakukan
perlakuan
pendahuluan
mencakup
pembuatan
serpih,
perajangan, penggilingan dan pemasakan. Dua cara yang umum dilakukan dalam pengepresan mekanik adalah pengepresan hidraulik dan pengepresan berulir (Ketaren, 1986). Pada cara pengepresan hidraulik (hydraulic pressing), bahan di pres dengan tekanan sebesar 140,60 kg/cm2. Banyaknya minyak atau lemak yang dapat diekstraksi tergantung dari lamanya pengepresan dan tekanan yang digunakan untuk mengepres. Sedangkan cara pengepresan berulir (expeller pressing) memerlukan perlakuan pendahuluan dari bahan yang akan di pres, yaitu antara lain dengan bantuan pemanasan (Djatmiko dan Widjaja, 1985). c. Ekstraksi dengan pelarut (Solvent Extraction) Prinsip dari proses ini adalah ekstraksi dengan melarutkan minyak dalam pelarut minyak dan lemak. Pada cara ini dihasilkan bungkil dengan kadar minyak yang rendah sekitar 1% atau lebih rendah (Ketaren, 1986). Minyak yang dihasilkan cenderung menyerupai hasil ekstraksi dengan cara pengepresan berulir (Djatmiko dan Widjaja, 1985 ; Ketaren, 1986). Santan adalah cairan yang berwarna putih yang diperoleh dengan mengempa daging buah kelapa segar dengan atau tanpa penambahan air. Komposisi kimia santan ini berbeda tergantung pada varietas kelapa, umur buah dan keadaan lingkungan (Grimwood, 1975 di dalam Djatmiko, 1983). Pada saat pengambilan santan dengan penambahan air, penambahan sejumlah air pada santan sangat mempengaruhi komposisi santan dan
12
menyebabkan emulsi santan lebih stabil. (Somaatmadja, et.al., 1974). Woodroof (1979) melaporkan bahwa, emulsi santan distabilkan oleh protein dan mungkin juga oleh beberapa ion yang terserap pada batas permukaan antara minyak dan air dan menurut Hagenmaier (1977) beberapa jenis protein yang tidak larut dalam air juga terdapat di dalam santan. Kelapa yang digunakan untuk mengekstraksi santan harus matang sempurna dan yang paling baik adalah kelapa yang jatuh dari pohon secara alamiah dan kecil ukurannya. Jenis kelapa ini memiliki pulp yang mencapai maksimum dan kandungan airnya yang sedikit. B. STABILITAS EMULSI 1. Emulsi Menurut Furia (1960), emulsi merupakan suatu cairan yang terdiri dari dua fasa, satu diantaranya terdispersi dalam bentuk globula-globula dalam cairan lainnya. Cairan yang terpisah-pisah dalam bentuk globula disebut fase internal, fasa diskontinu atau cairan pendispersi. Suatu emulsi yang baik seharusnya dan tidak mudah pecah dan tidak mengalami perubahan warna dan konsistensi selama penyimpanan (Bennet, 1947). Sistem dispersi dalam emulsi melibatkan dua fasa cair, salah satu fasa berbentuk globula-globula yang terdispersi ke dalam fasa lainnya. Fasa terdispersi disebut fasa internal atau tidak kontinu, sedangkan fasa mediumnya disebut fasa eksternal atau fasa kontinu (Bennet, 1947; Amsden, 1950; Paul dan Palmer, 1972). Ada dua tipe emulsi yang umum dikenal yaitu emulsi oil in water (O/W) dan water in oil (W/O). Dalam emulsi O/W sebagai cairan terdispersi adalah minyak dan cairan pendispersinya air, sedangkan pada emulsi W/O air merupakan fase terdispersi dan minyak sebagai fase pendispersi (Paul dan Palmer, 1972; Bird et.al, 1983). Demulsifikasi
merupakan
fenomena
pecahnya
emulsi
yang
sesungguhnya, dan terjadi penggumpalan fase internal. Kondisi-kondisi perlakuan yang dapat menyebabkan demulsifikasi antara lain freezing dan thawing (pembekuan dan pencairan), pemanasan, pengguncangan, dan penambahan asam, basa atau garam (Bennet, 1947).
13
Emulsi protein merupakan suatu emulsi yang dibentuk dan distabilkan oleh molekul protein. Emulsi yang distabilkan oleh protein ini dapat dipecah dengan cara merusak sifat stabilitasnya (Dean, 1948). Emulsi bersifat tidak stabil, hal ini disebabkan oleh adanya tegangan permukaan (Bennet, 1947). Menurut Kirk dan Othmer (1960), stabilitas emulsi dipengaruhi oleh ukuran partikel, perbedaan densitas kedua fase, viskositas fase eksternal dan emulsi secara keseluruhan, jumlah dan jenis emulsifier dan kondisi penyimpanan. 2. Ikatan-Ikatan Antara Lemak dan Minyak Lemak pada dasarnya dapat dibedakan antara bersifat polar dan non polar. Lemak yang bersifat polar mempunyai tenaga polar yang kuat untuk berorientasi dengan air atau dengan senyawa-senyawa polar lainnya. Senyawa-senyawa lemak non polar cenderung untuk tidak bercampur dengan air, karena air bersifat polar (Gurd, 1960 di dalam Hanahan, 1960). Jika lemak polar dicampurkan ke dalam air, maka akan terjadi proses penyesuaian diri atau pengaturan letak. Bagian kepala akan mengorientasikan diri ke arah molekul air, sedangkan bagian ekornya yang bersifat non polar cenderung untuk mendekati gugus-gugus yang bersifat non polar lainnya. Lemak-lemak yang bersifat non polar di dalam air dapat saling berhubungan satu sama lain dengan adanya gaya Van der Waals atau membentuk butiran yang mempunyai luas permukaan kecil dan menyebar. Jika konsentrasi lemak tinggi, butiran-butiran ini akan berkumpul membentuk butiran-butiran yang lebih besar, sehingga luas permukaan yang menghubungkan lemak dan air akan semakin kecil (Gurr dan James, 1971). Kestabilan protein di dalam larutan sangat dipengaruhi oleh bentuk ikatan yang terlibat dalam molekul protein tersebut. Bentuk ikatan yang menghubungkan rantai protein satu dengan yang lainnya terdapat empat macam kemungkinan ikatan. Pertama adalah ikatan Van der Waals antara gugus hidrofobik (ikatan CH3) yang hanya dapat dipecah oleh pelarut-pelarut hidrofobik juga. Kedua adalah ikatan dipol, misalnya ikatan antara dua gugus OH, dan ikatan ini hanya dapat dipecah oleh gugus OH pula. Bentuk ikatan ketiga dan keempat yaitu yang mengandung ikatan primer, misalnya ikatan sulfur-sulfur atau ikatan-ikatan pada rantai utama berenergi tinggi yang
14
mungkin homopolar atau heteropolar. Ikatan heteropolar masih dapat dipecah oleh air, tetapi ikatan homopolar hanya dapat dipecah oleh pemanasan atau oleh suatu perlakuan yang drastis (Houwink, 1969 di dalam Kryut, 1969). Menurut Gurd (1960), hubungan antara lemak dan protein yang membentuk ikatan kompleks atau tipe ikatan lainnya dapat digolongkan dua kategori, yaitu a) molekul-molekul lemak terikat pada molekul protein seperti halnya substrat yang berikatan pada molekul-molekul enzim, dan b) ikatan kompleks, dimana protein berikatan dengan molekul lemak dalam bentuk emulsi. Menurut Gurr dan James (1971), jika molekul lemak polar atau protein polar ditambahkan pada campuran trigliserida (non polar) dan air, maka bagian polar dari senyawa-senyawa tersebut akan mengarah ke butiran-butiran air, sedangkan bagian non polar akan mengarah ke butiran trigliserida. Emulsi protein merupakan suatu emulsi yang dibentuk dan distabilkan oleh molekul protein. Emulsi yang distabilkan oleh protein ini dapat dipecah dengan cara merusak atau menghilangkan sifat stabilisatornya. Fenomena pecahnya emulsi ini disebut demulsifikasi. Enzim proteolitik merupakan enzim yang dapat dipergunakan untuk memecah stabilitas protein dalam suatu emulsi (Dean, 1948). 3. Enzim Reaksi kimia yang terjadi di dalam sistem biologis selalu melibatkan katalis. Katalis yang terikat biasanya merupakan protein yang sangat spesifik dan disebut enzim. Fungsi enzim adalah sebagai katalisator reaksi yang keaktifannya dapat ditentukan secara kualitatif dengan reaksi kimia, yaitu dengan substrat yang dapat dikatalis oleh enzim tersebut, dan secara kuantitatif ditentukan dengan mengukur laju reaksinya. a. Papain Salah satu contoh enzim adalah papain, yaitu enzim yang terdapat pada tanaman pepaya (Carica papaya L). Selain papain, pada tanaman pepaya
15
juga terdapat lisozim dan kimopapain (Yamamoto, 1975 di dalam Reed, 1975). Komposisi enzim pada getah pepaya disajikan pada Tabel 6. Tabel 6. Komposisi Getah Pepaya Enzim Berat Molekul Persen dalam Getah Papain 21000 10 Kimopapain 36000 45 Lisozim 25000 20 Sumber : Cayle et.al (1964) di dalam Winarno (1983). Secara umum yang dimaksud dengan papain adalah papain yang telah dimurnikan maupun yang masih kasar (Winarno, 1983). Papain murni biasanya berupa kristal yang berbentuk kasar, amorf atau granula, berwarna putih sampai coklat muda, kadang-kadang putih keabuan dan agak higroskopis. Enzim ini tergolong protease, yaitu enzim yang dapat mengurai dan memecah protein (Yamamoto, 1975 di dalam Reed, 1975). Menurut Hartley (1960) di dalam Winarno (1983), papain termasuk protease sulfhidril yang artinya mempunyai residu sulfhidril pada lokasi aktifnya. Protease sulfhidril ini disebut juga thiol protease, dan keaktifannya sangat tinggi. Protease dapat diklasifikasikan berdasarkan sifat kimia dari gugus aktif. Gugus aktif protease terdiri dari empat kelompok, yaitu mengandung serine protease yang mempunyai seryl residu spesifik, mengandung gugus sulfhidril (-SH) yang aktifitasnya tergantung dari adanya satu atau lebih gugus -SH, mengandung metalloenzim yang aktifitasnya tergantung pada adanya metal dan protease asam (Yamamoto, 1975 di dalam Reed, 1975). Menurut Meer di dalam Sastrodiwiryo (1970), papain berbentuk tepung, warnanya putih sampai putih kekuningan dengan rasa dan bau karakteristik, mudah larut dalam air, gliserin dan dalam larutan alkoholik yang konsentrasinya rendah, akan tetapi tidak dapat larut dalam pelarut organik. Dalam bentuk tepung, papain murni akan tetap stabil aktifitas enzimnya selama beberapa jam pada suhu pemanasan 1050C. Dalam larutan, papain akan tetap aktif pada suhu rendah atau suhu pemasakan dan tidak mengalami penguraian setelah 1 – 2 jam pada suhu 700C, bahkan pada suhu 900C masih tetap besar keaktifannya.
16
Menurut Martin (1952) dan Claus (1970) di dalam Jamal dan Nurdin (1978), papain mengandung beberapa enzim, yaitu satu atau lebih enzim proteolitik yang diantaranya adalah : 1. Peptidase yang dapat mengubah protein menjadi dipeptida dan polipeptida, 2. Enzim koagulase, 3. Enzim amilolitik, 4. Enzim yang mempunyai aktifitas lemah terhadap lemak. Menurut Arief (1975), daya proteolitik papain sangat aktif pada suasana reduktif, karena itu adanya (penambahan) bahan-bahan pereduksi akan dapat menambah aktifitas papain. Sebaliknya, adanya pengoksidpengoksid akan mengurangi aktifitas papain. Ion-ion logam juga mempunyai afinitas yang besar terhadap bagian aktif papain (sulfhidril), sehingga enzim in-aktif. Penambahan garam NaCl dan KCl berkonsentrasi rendah (kurang dari 2 persen, maka akan merusak papain). Dalam keadaan netral dan dalam keadaan alkali papain akan tetap aktif, sedangkan bila dalam keadaan asam, pH papain berkisar 4 – 6. Akan tetapi pada umumnya papain tetap aktif pada pH antara 3 sampai 12 (Meer di dalam Sastrodiwiryo, 1970). b. Bromelin Bromelin oleh Commision on Enzyme dan The International Union of Biochemistry diberi nomor EC 3.4.22.4. Sebelumnya nomor kode enzim ini adalah EC 3.4.4.24 (Dixon dan Webb, 1979). Glazer dan Smith (1971) di dalam Boyer (1971) menyatakan bahwa aktivitas enzim proteolitik dalam sari buah tanaman nenas dikenal pada abad ke-19. Gortner dan Singleton (1965) menyimpulkan bahwa aktivitas proteolitik saat tanaman berbunga ternyata sedikit atau tidak ada tetapi aktivitasnya akan meningkat selama pertumbuhan dan menurun lagi sebelum di panen. Aktivitas protease yang menurun selama periode pematangan akhir tidak berhubungan dengan konsentrasi protein dalam buah. Diperkirakan bromelin diubah menjadi protein lain yang mempunyai penan metabolit yang berbeda seperti enzim pembentuk flavor.
17
Menurut Awang dan Razak (1978) aktivitas bromelin batang lebih tinggi daripada bromelin buah, tetapi aktivitas spesifik bromelin buah lebih baik daripada bromelin batang. Heinicke dan Gortner (1957) menyatakan bahwa sari buah dari tanaman nenas merupakan sumber yang kaya akan enzim proteolitik. Beberapa pendapat mengenai konsentrasi dan aktivitas enzim bromelin selama tingkat pertumbuhan dan pematangan buah ternyata berbeda-beda. Ball et.al (1948) di dalam Gortner dan Singleton (1965) menyatakan bahwa buah nenas yang matang hijau ternyata mempunyai protease lebih sedikit daripada buah nenas yang matang sempurna. Bagian pusat batang nenas (stele) mengandung lebih banyak enzim protease daripada bagian luarnya (cortex). Bagian yang masih muda mengandung sedikit atau tidak ada protease (Heinicke dan Gortner, 1957). Sedangkan menurut Winarno (1983), buah nenas yang muda maupun yang tua mengandung bromelin, bahkan keaktifan bromelin dari buah yang muda pada kasein lebih tinggi jika dibandingkan dengan buah nenas yang tua. Awang dan Razak (1978) memperoleh data konsentrasi enzim bromelin pada tanaman nenas seperti pada tabel di bawah ini : Tabel 7. Kandungan Bromelin pada Tanaman Nenas Bagian Buah Buah utuh masak Daging buah masak Kulit buah Tangkai Batang Buah utuh mentah Daging buah mentah Sumber : Awang dan Razak (1978)
Kandungan (%) 0,06 – 0,08 0,08 – 0,125 0,05 – 0,025 0,04 – 0,06 0,1 – 0,6 0,04 – 0,06 0,05 – 0,07
c. Ragi Roti Ragi roti mengandung khamir yang sering digunakan untuk pembuatan roti, Saccharomyces cerevisiae. Pertumbuhan khamir dipengaruhi oleh suhu, pH, sumber energi, dan air bebas (aw). Suhu optimum untuk pertumbuhan S. cerevisiae adalah 250-300C, sedangkan suhu minimumnya adalah 90-110C dan suhu maksimumnya 350-370C (Buckle et.al, 1987).
18
Nilai pH yang cocok untuk pertumbuhan khamir adalah 4,0 sampai 4,5. Umumnya khamir tidak dapat tumbuh pada medium basa. Khamir dapat hidup pada aw 0,88 sampai 0,90, tetapi juga dapat hidup pada aw 0,68 sampai 0,78 (Frazier dan Westhoff, 1988). Di daerah pedesaan, ekstraksi minyak kelapa yang sering dilakukan adalah dengan wet rendering dan dapat diperoleh minyak kelapa atau minyak klentik/minyak kelapa kasar. Namun cara ini dianggap kurang ekonomis karena rendemen minyak rendah. Winarto (1984) menyatakan bahwa rendemen minyak kelapa dapat ditingkatkan dengan cara memodifikasi proses pembuatan minyak kelapa, yaitu dengan menggunakan ragi roti. Khamir roti Saccharomyces cerevisiae dapat memecah karbohidrat sehingga menghasilkan asam. Asam yang terbentuk dapat mengkoagulasi protein santan. Pemecahan karbohidrat tersebut dilakukan oleh enzim invertase yang dihasilkan khamir roti (Winarno, 1983). Khamir roti juga menghasilkan enzim proteolitik yang dapat menghidrolisis protein yang menyelubungi globula lemak pada emulsi santan, sehingga minyak terpisah dari santan. d. Starter Ragi Tape Menurut Rindengan et.al (2005) menyatakan bahwa ragi tape yang biasanya digunakan dalam pembuatan tape, berpeluang digunakan dalam pengolahan daging kelapa menjadi minyak kelapa. Ragi tape mengandung mikroflora seperti khamir yang dapat menghasilkan protease untuk memecah emulsi santan. Dengan demikian selama proses fermentasi akan terjadi pemutusan ikatan kimia.
4. Aktivitas Enzim Protease Berdasarkan
Enzyme
Comission
of
International
Union
of
Biochemistry mengusulkan defenisi satuan enzim adalah jumlah enzim tersebut yang mampu mengkatalisis perubahan 1 mikromol substrat per menit pada kondisi tertentu (Winarno, 1983). Bila ternyata substrat merupakan
19
senyawa polimer seperti protein atau pektin, maka istilah satu mikromol substrat diganti dengan 1 mikroekivalen gugus penting senyawa tersebut. Anson (1934) dan Kunitz (1946) di dalam Rochani (1986), mendefinisikan aktivitas protease berdasarkan kategori ke tiga, yaitu berdasarkan pada jenis substrat yang digunakan. Anson (1934) di dalam Rochani (1986) mendefenisikan unit aktivitas protease sebagai berikut : Satu Anson unit didefinisikan sebagai jumlah enzim yang pada kondisi reaksi tertentu, menghidrolisa hemoglobin pada kecepatan tertentu, dimana jumlah produk hidrolisa yang larut dalam TCA (Trichlorin acetic acid) per menit menghasilkan warna yang sama dengan warna yang ditimbulkan oleh satu miliekivalen tirosin. Sedangkan Kunitz (1946) di dalam Rochani (1986) menggunakan kasein sebagai substrat dalam menganalisa aktivitas protease dari tripsin. Aktivitas yang dihasilkan dinyatakan dalam Trypsin Unit (TU), dimana Satu (TU)cas didefinisikan sebagai aktivitas enzim yang pada suatu kondisi tertentu dapat memberikan peningkatan satu unit optical density pada spektrofotometer dengan panjang gelombang 280 nm, per menit.
20
