Kajian Karotenoid, Vitamin A, dan Stabilitas Ekstrak Karotenoid Serabut Buah Kelapa Sawit (Elaeis guineensis) Segar dan Pasca-Perebusan Tesis
Diajukan kepada Program Pascasarjana Magister Biologi untuk Memperoleh Gelar Magister Sains Biologi (M.Si.)
Oleh: Dece Elisabeth Sahertian NPM: 422010101
Magister Biologi Program Pascasarjana Universitas Kristen Satya Wacana Salatiga 2012
Abstrak Pengolahan minyak sawit dengan proses perebusan pada suhu dan tekanan tinggi merupakan metode yang sudah lama digunakan oleh produsen minyak sawit. Proses perebusan ini pada kenyataannya sangat merusak karotenoid dalam buah sawit yang seharusnya dapat dimanfaatkan sebagai sumber provitamin A. Isomerisasi all-trans-karotenoid menjadi cis-karotenoid akibat proses pemanasan mengakibatkan penurunan aktivitas provitamin A. Studi ini memberikan informasi tentang komposisi karotenoid, kandungan vitamin A, dan stabilitas terhadap perubahan suhu dan cahaya pada mesokarp buah sawit segar dan pascaperebusan. Perbandingan komposisi karotenoid dengan metode Kromatografi Cair Kinerja Tinggi (KCKT) yang dilengkapi detektor PDA (Photo Dioda Array) berhasil mengidentifikasi kandungan 7 jenis pigmen karotenoid dalam mesokarp buah sawit yaitu zeaxanthin, α-zeakaroten, β-zeakaroten, cis-α-karoten, α-karoten, β-karoten, dan cis-β-karoten. Hasil perhitungan kandungan karotenoid total dan provitamin A menunjukan bahwa kandungan karotenoid buah sawit segar dan pascaperebusan berturut-turut adalah 59,502 ± 6,613 µg/g dan 42,312 ± 19,372 µg/g sedangkan konversi β-karoten merepresentasikan kandungan retinol senilai 9,917 ± 1,102 µg/g pada buah sawit segar dan 7,885 ± 3,228 µg/g pada buah sawit pascaperebusan. Pemanasan dan iradiasi mempengaruhi kestabilan ekstrak kasar karotenoid dan terstabilisasi melalui pembentukan isomer cis-karoten. Analisa spektroskopi menunjukkan degradasi pada suhu 90oC (24 Jam), ekstrak buah sawit segar mencapai 99,9% dan ekstrak buah sawit pascaperebusan 71,16%. Sedangkan iradiasi pada 31.960 lux (30 menit), ekstrak buah segar mencapai 13,92%. Kata kunci: karotenoid, kelapa sawit, vitamin A, stabilitas
Abstract Processing palm oil in boiling process in a high temperature and pressure is a common method which is already known by the palm oil producer for a long time. But in fact, this process damages carotenoid in palm fruit itself, in which actually it can be used as a source of provitamin A. Isomerization of all-trans-carotenoid to be cis-carotenoid because of heating process cause a number of decreasing in provitamin A activity. This study aimed to give detail information about the carotenoid composition, vitamin A contents, and stability of temperature and light changing in a fresh palm fruit’s mesocarp and after-boiled palm fruit’s mesocarp. The comparison of carotenoid composition by using High Performance Liquid Chromatography (HPLC) method completed with PDA (Photo Diode Array) detector had already been successfully identifying 7 pigment of carotenoid in palm fruit mesocarp which are zeaxanthin, α-zeacarotene, β-zeacarotene, cis-αcarotene, α-carotene, β-carotene, and cis-β-carotene. The result calculation of total carotenoid and provitamin A showed that fresh palm fruit and after-boiled palm fruit in representative is 59,502 ± 6,613 µg/g and 42,312 ± 19,372 µg/g, While the conversion of β-carotene represented the a content of retinol (9,917 ± 1,102 µg/g) in fresh palm fruit, and (7,885 ± 3,228 µg/g) in after-boiled palm fruit. Heating and irradiating influenced the stability of carotenoid crude extract and stabilized by forming isomer cis-carotene. Analysis on spectroscopic showed degradation in 90oC temperature within 24 hours, the extract of fresh palm fruit reached 99,9% and the extract of after-boiled palm fruit 71,16%. Whereas irradiating in 31.960 lux in 30 minutes, the extract of fresh fruit reached 13,92%. Keywords: carotenoid, palm fruit, vitamin A, stability
Prakata Puji
dan
syukur
penulis
panjatkan
kehadirat
Tuhan Yang Maha Esa karena dengan berkat dan anugerahnya, penulis mampu menyelesaikan tesis yang berjudul: Kajian Karotenoid, Vitamin A, dan Stabilitas Ekstrak Karotenoid Serabut Buah Kelapa Sawit (Elaeis guineensis)
Segar
dan
Pasca-Perebusan.
Tesis
ini
disusun untuk memperoleh gelar Magister Sains (M.Si.) pada Program Pascasarjana Magister Biologi Universitas Kristen Satya Wacana Salatiga. Secara khusus penulis mengucapkan terima kasih kepada semua pihak yang telah membantu penulis selama studi pada magister biologi yakni kepada yth : 1. Kementerian Pendidikan Nasional RI atas Beasiswa Unggulan Kementerian Pendidikan Nasional Tahun 2010. 2. Program Pascasarjana Magister Biologi Universitas Kristen Satya Wacana Salatiga. 3. Ma
Chung
Research
Center
for
Photosynthetic
Pigments Universitas Ma Chung Malang. 4. Ir. Ferry F. Karwur, P.hD. sebagai Ketua Program Studi Magister Biologi. 5. Prof. Dr. Haryono Semangun dan Dr. Leenawaty Limantara,
M.Sc
sebagai
Pembimbing yang
telah
meluangkan waktu, membimbing, mengarahkan dan
memotivasi penulis hingga dapat menyelesaikan tesis ini. 6. Dosen dan Staf Program Pascasarjana Magister Biologi Universitas Kristen Satya Wacana. 7. Heriyanto, M.Si., M.Sc., Indriatmoko, S.Kel., dan Enik Suprihatin,
A.Md
yang
sangat
membantu
di
laboratorium dan penulisan tesis. 8. Keluarga yang telah memberikan dukungan doa, bantuan dan nasehat. 9. Teman-teman Magister Biologi Angkatan 2010 yang memberikan semangat dan motivasi untuk tetap maju. Semoga Tuhan Yang Maha Esa selalu memberikan berkat yang tidak terhingga kepada kita. Penulis berharap tesis
ini
dapat
bermanfaat
bagi
kemajuan
ilmu
pengetahuan.
Salatiga,
Juni 2012
Penulis,
Dece Elisabeth Sahertian
Daftar Isi Abstrak …………… ………………………………………………….. Abstract ………….. ………………………………………………….. Prakata …………… ………………………………………………….. Daftar Isi ………….………………………………………………….. Bab I Pengantar .. ………………………………………………….. A. Latar Belakang ………….. .………………………………… B. Permasalahan ………….... …………………………………. C. Tujuan Penelitian ………. …………………………………. D. Manfaat Penelitian ……… …………………………………. Bab II Tinjauan Pustaka ………………………………………… A. Minyak Sawit ……..…………………………… …………… B. Karotenoid ……………………………………… …………… C. Karotenoid sebagai Prekursor Vitamin A .. …………… D. Stabilitas Biopigmen Buah Kelapa Sawit .. …………… E. Pengolahan Minyak Sawit ………………….. …………… Bab III Bahan dan Metode …… …………………………………. A. Bahan .. ……………………………………………………….. B. Metode . ……………………………………………………….. 1. Ekstraksi Pigmen ………………………….. ………………. 2. Pemisahan Lemak Sampel ………………. ………………. 3. Analisis Kandungan Karotenoid Total …………………. 4. Analisis Kandungan Vitamin A ………… …………….... 5. Analisis Komposisi Karotenoid dengan KCKT …………………………………………. ………………. 6. Stabilitas Biopigmen Buah ……………… ………………. 7. Analisis Data ……………………………….. ………………. Bab IV Hasil dan Pembahasan … ………………………………. A. Pola Spektra Karotenoid dari Ekstrak Buah Sawit Segar dan Pascaperebusan ………………. B. Komposisi Karotenoid Buah Kelapa Sawit …………………………………………. ………………. C. Termostabilitas Ekstrak Karotenoid Buah Sawit Segar dan Pascaperebusan ……………….
i ii iii v vii 1 5 6 6 7 7 9 10 12 13 15 15 15 15 16 16 17
18 18 19 20 20 23 26
D. Fotostabilitas Ekstrak Karotenoid Buah Sawit Segar dan Pascaperebusan ………………. E. Analisa Produk Degradasi Ekstrak Karotenoid Buah Sawit Segar dan Pascaperebusan ………………………….... ………………. Bab V Kesimpulan dan Saran ….... …………………………… A. Kesimpulan .. ……………………………………………….. B. Saran ……….. ……………………………………………….. Daftar Pustaka … ……………………………………………………
30
33 36 36 37 38
Daftar Tabel Tabel 1
Kandungan karotenoid total dan konversi vitamin A ekstrak buah sawit segar dan buahsawit pascaperebusan ............................ 22
Tabel 2
Identifikasi karotenoid ekstrak buah sawit segar berdasarkan waktu tambat dan serapan maksimum ......................................... 24
Tabel 3
Identifikasi karotenoid ekstrak buah sawit yang direbus berdasarkan waktu tambat dan serapan maksimum .................................. 25
Tabel 4
Persentase degradasi ekstrak karotenoid buah sawit selama pemanasan ......................... 29
Tabel 5
Persentase degradasi ekstrak karotenoid buah sawit selama iradiasi ............................... 32
Daftar Gambar Gambar 1
Struktur kimia karotenoid (β-karoten) ..…..
10
Gambar 2
Struktur kimia retinol (provitamin A) ……..
11
Gambar 3
Pola spektra sampel ekstrak buah sawit segar () dan buah sawit pascaperebusan (----) dalam pelarut aseton 21 ……………………….....................................
Gambar 4
Kromatogram KCKT karotenoid sampel ekstrak buah sawit segar ……………………. 24
Gambar 5
Kromatogram KCKT karotenoid sampel ekstrak buah sawit pascaperebusan ………. 25
Gambar 6
Pola spektra ekstrak kasar karotenoid buah sawit segar (S) dan pascaperebusan (R) secara berturut-turut pada suhu kamar 25oC (1), dan dipanaskan pada suhu 50oC (2), 65oC (3) dan 90oC (4) dengan seri waktu 0 jam (), 1 jam (………), 2 jam (−−−−), 3 jam (– – – –), 6 jam (), 9 jam (−.−.−.−), dan 24 jam (−..−..−..−) ……………… 26
Gambar 7
Grafik kinetika degradasi ekstrak kasar karotenoid buah kelapa sawit segar (A) dan pascaperebusan (B) yang dipanaskan pada suhu kontrol (25°C) ( ), 50°C ( ), 65°C ( ), dan 90°C ( ) pada panjang gelombang deteksi 30 450 nm …………………………………………..
Gambar 8
Pola spektra karotenoid ekstrak kasar buah Segar (S) dan buah sawit pascaperebusan (R), diiradiasi pada intensitas cahaya 31.960 lux (1), 47.040 lux (2), dan 76.640 lux (3) daylight dengan seri waktu 0 menit (), 5 menit (………),10 menit (−−−−), 15 menit (– – – –), 20 menit (), 25 menit (−.−.−.−), dan 30 31 menit (−..−..−..−) ………………………………..
Gambar 9
Grafik kinetika degradasi ekstrak kasar karotenoid buah kelapa sawit segar (A) dan pascaperebusan (B) yang diiradiasi pada intensitas cahaya 31.960 lux ( ), 47.040 lux ( ), dan 76.640 lux ( ) pada panjang gelombang deteksi 33 450 nm …………………………………………..
Gambar 10
Absorbsi spektra (Different Absorbtion Spectra) karotenoid ekstrak buah sawit segar (A) dan pascaperebusan (B) dengan seri waktu pemanasan 1 Jam ( ), 2 Jam( ), 3 Jam ( ), 6 Jam ( ), 9 Jam ( ), dan 24 Jam ( ) ………………………………………….. 34
Gambar 11
Absorbsi spektra (Different Absorbtion Spectra) karotenoid ekstrak buah sawit segar yang diiradiasi dengan seri waktu iradiasi:5 menit ( ),10 menit ( ), 15 menit ( ), 20 menit ( ), 25 ), dan 30 menit( ) menit ( 35 …….
