SINTESIS MONO DAN DIASILGLISEROL (MDAG) DARI FULLY HYDROGENATED PALM KERNEL OIL (FHPKO) DENGAN METODE GLISEROLISIS RIA NOVIAR TRIANA

SINTESIS MONO DAN DIASILGLISEROL (MDAG) DARI FULLY HYDROGENATED PALM KERNEL OIL (FHPKO) DENGAN METODE GLISEROLISIS

RIA NOVIAR TRIANA

SEKOLAH PASCASARJANA INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2014

PERNYATAAN MENGENAI TESIS DAN SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA* Dengan ini saya menyatakan bahwa tesis berjudul Sintesis Mono dan Diasilgliserol (MDAG) dari Fully Hydrogenated Palm Kernel Oil (FHPKO) dengan Metode Gliserolisis adalah benar karya saya dengan arahan dari komisi pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apa pun kepada perguruan tinggi 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 tesis ini. Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut Pertanian Bogor. Bogor, November 2014 Ria Noviar Triana NIM F251110411

 Pelimpahan hak cipta atas karya tulis dari penelitian kerjasama dengan pihak luar IPB harus didasarkan pada perjanjian kerjasama yang terkait

RINGKASAN RIA NOVIAR TRIANA. Sintesis Mono dan Diasilgliserol (MDAG) dari Fully Hydrogenated Palm Kernel Oil (FHPKO) dengan Metode Gliserolisis. Dibimbing oleh NURI ANDARWULAN dan PURWIYATNO HARIYADI. Mono dan diasilgliserol adalah emulsifier dengan status Generally Recognized as Safe (GRAS) yang umumnya digunakan dalam berbagai jenis produk makanan seperti margarin, roti dan biskuit. Metode paling umum untuk memproduksi MDAG adalah reaksi gliserolisis. Penelitian mengenai sintesis MDAG dari berbagai sumber bahan baku dengan metode gliserolisis telah banyak dilakukan, termasuk diantaranya MDAG yang berasal dari bahan baku refined, bleached, deodorized palm stearin (RBDPS), butterfat, refined bleached deodorized palm kernel oil (RBDPKO), palm stearin, sunflower oil dan fully hydrogenated stearin (FHS). Namun, penelitian mengenai studi sintesis dan karakteristik MDAG yang diperoleh dari bahan baku FHPKO masih kurang. FHPKO merupakan fully hydrogenated hard fats yang tidak mengandung asam lemak trans, berwujud padat pada suhu ruang, memiliki kandungan asam lemak jenuh (asam laurat) yang tinggi, dan nilai bilangan iod yang sangat rendah. Akibatnya, FHPKO sangat stabil terhadap oksidasi selama penyimpanan. Tujuan penelitian ini adalah (1) mendapatkan kondisi reaksi yang sesuai untuk sintesis MDAG dari FHPKO menggunakan metode gliserolisis kimia meliputi rasio mol substrat, waktu dan suhu reaksi; (2) analisis karakteristik fisikokimia (komposisi fraksi asilgliserol, kandungan asam lemak bebas, solid fat content (SFC), sifat leleh menggunakan differential scanning calorimetry (DSC)) produk MDAG dan (3) analisis uji kompatibilitas produk MDAG dengan cocoa butter. Hasil penelitian ini menunjukkan bahwa sintesis MDAG dapat dilakukan dengan menggunakan metode gliserolisis dengan FHPKO dan gliserol sebagai substrat pada rasio mol (FHPKO :gliserol ) 1:1.5 dan 1:2.3 dan penambahan NaOH 1% sebagai katalis pada kondisi suhu reaksi 160 ˚C selama 180 dan 240 menit. Analisis SFC menunjukkan bahwa produk MDAG yang dihasilkan memiliki nilai SFC dan kisaran titik leleh yang lebih rendah dibandingkan FHPKO. Selanjutnya, produk MDAG mengalami kristalisasi dan pelelehan yang lebih cepat dibandingkan FHPKO. Produk MDAG yang dihasilkan juga menunjukkan kompatibilitas yang baik dengan cocoa butter, yang ditunjukkan dengan tidak munculnya perilaku eutectic pada diagram fase isosolid campuran cocoa butter dan MDAG pada rasio mol substrat 1: 2.3 selama 240 menit. Karakteristik lengkap produk MDAG tidak disajikan dalam tesis ini karena keperluan proses paten. Kata kunci: mono-diasilgliserol, gliserolisis, emulsifier, FHPKO

SUMMARY RIA NOVIAR TRIANA. Synthesis of Mono and Diacylglycerol (MDAGs) from Fully Hydrogenated Palm Kernel Oil (FHPKO) Using Glycerolysis Method. Supervised by NURI ANDARWULAN and PURWIYATNO HARIYADI. Mono and diacylglycerol (MDAGs) are emulsifiers with the status of Generally Recognize as Safe (GRAS) generally used in various types of food products such as margarine, bread and biscuits. The most common method for production of MDAGs is a glycerolysis reaction. Researches on synthesis of MDAGs from various sources of raw material using glycerolysis method has been applied, including MDAGs derived from refined, bleached, deodorized palm stearin (RBDPS) raw materials, butterfat, refined bleached deodorized palm kernel oil (RBDPKO), palm stearin, sunflower oil and fully hydrogenated stearin (FHS). However, study in synthesis and characteristics MDAGs obtained from FHPKO is still lacking. FHPKO is fully hydrogenated hard fat that does not contain trans fatty acids, solid at room temperature, has a high content of saturated fatty acids (lauric acid), and very low value of iodine number. Consequently, FHPKO is very stable to oxidation during storage. The objectives of this study were (1) to obtain the reaction condition suitable to synthesize MDAGs from FHPKO using chemical glycerolysis method, including substrates mole ratio, time and temperature of reaction; (2) to analyze the physicochemical characteristic (composition of acylglycerol fraction, free fatty acid (FFA) content, solid fat content (SFC), melting property using differential scanning calorimetry (DSC)) of MDAGs product; and (3) to analyze the compatibility of MDAGs product with cocoa butter. The result of this research indicates that synthesis of MDAGs can be done using glycerolysis method with FHPKO and glycerol as substrates at molar ratio (FHPKO:glycerol) of 1:1.5 and 1:2.3, with the addition of 1% NaOH as catalyst, at temperature of reaction condition of 160 °C for 180 and 240 minutes. SFC analysis showed that the generated MDAGs has lower SFC value and melting point range as compared to that of FHPKO. Furthermore, MDAGs obtained crystallizes and melts faster than that of FHPKO. MDAGs product obtained also shows good compatibility with cocoa butter, indicated by non-appearance of eutectic behavior on isosolid phase diagram of cocoa butter and MDAGs mixture at mole ratio of 1: 2.3 for 240 minutes. A complete MDAGs product characteristic is not presented in this thesis due to the requirement of patent process. . Keywords: mono-diacylglycerol, glycerolysis, emulsifier, FHPKO

© Hak Cipta Milik IPB, Tahun 2014 Hak Cipta Dilindungi Undang-Undang Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan atau menyebutkan sumbernya. Pengutipan hanya untuk kepentingan pendidikan, penelitian, penulisan karya ilmiah, penyusunan laporan, penulisan kritik, atau tinjauan suatu masalah; dan pengutipan tersebut tidak merugikan kepentingan IPB Dilarang mengumumkan dan memperbanyak sebagian atau seluruh karya tulis ini dalam bentuk apa pun tanpa izin IPB

SINTESIS MONO DAN DIASILGLISEROL (MDAG) DARI FULLY HYDROGENATED PALM KERNEL OIL (FHPKO) DENGAN METODE GLISEROLISIS

RIA NOVIAR TRIANA

Tesis sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Magister Sains pada Program Studi Ilmu Pangan

SEKOLAH PASCASARJANA INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2014

Penguji Luar Komisi pada Ujian Tesis : Dr. Nur Wulandari, STP. MSi.

Judul Tesis : Sintesis Mono dan Diasilgliserol (MDAG) dari Fully Hydrogenated Palm Kernel Oil (FHPKO) dengan Metode Gliserolisis Nama : Ria Noviar Triana NIM : F251110411

Disetujui oleh Komisi Pembimbing

Prof Dr Ir Nuri Andarwulan, MSi Ketua

Prof Dr Ir Purwiyatno Hariyadi, MSc Anggota

Diketahui oleh

Ketua Program Studi Ilmu Pangan

Prof Dr Ir Ratih Dewanti Hariyadi, MSc

Tanggal Ujian: 10 September 2014

Dekan Sekolah Pascasarjana

Dr Ir Dahrul Syah, MScAgr

Tanggal Lulus:

PRAKATA Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah subhanahu wa ta’ala atas segala karunia-Nya sehingga penelitian dan penulisan tesis ini dapat berhasil diselesaikan. Tema yang dipilih dalam penelitian yang dilaksanakan sejak bulan Juni 2013 ini ialah mono dan diasilgliserol, dengan judul Sintesis Mono dan Diasilgliserol (MDAG) dari Fully Hydrogenated Palm Kernel Oil (FHPKO) dengan Metode Gliserolisis. Terima kasih penulis ucapkan kepada : 1. Prof. Dr. Ir. Nuri Andarwulan, MSi selaku ketua komisi pembimbing dan Prof. Dr. Ir. Purwiyatno Hariyadi, MSc selaku anggota komisi pembimbing yang telah memberikan dukungan, bimbingan, saran dan arahan selama penelitian dan penulisan tesis ini 2. Dr. Nur Wulandari, STP. MSi selaku dosen penguji di luar komisi pembimbing yang telah memberikan masukan dan saran yang berharga untuk menyempurnakan tesis ini 3. Prof. Dr. Ir. Ratih Dewanti Hariyadi, MSc selaku ketua program studi Ilmu Pangan yang telah memberikan masukan dan saran. 4. Southeast Asian Food and Agricultural Science and Technology (SEAFAST) Center IPB yang telah memberikan bantuan dana dan fasilitas untuk melakukan penelitian ini 5. Staf laboratorium kimia SEAFAST Center IPB : Arief R Affandi, Ria CN, Agus S, dan Pak Sukarna atas bantuan dan kerjasamanya selama penelitian 6. Staf SEAFAST Center IPB : Ibu Elly, Pak Ade, Mas Adi, Erly, Lira, Desty, Vyrna, Yeris, Teh Evah, Teh Asih, Mbak Ari, Pak Iyas dan seluruh keluarga besar SEAFAST yang tidak bisa saya sebutkan satu persatu atas dukungan dan kerjasamanya 7. Terima kasih yang tak terhingga untuk Mamah, kakak-kakak (A Dadi, A Oki, Teh Ina), keponakan (Radhimaeyza) dan adik-adik (Azalea, Nanda, Alamanda, Anisa) serta keluarga besar Utju Natadisastra atas segala doa dan kasih sayangnya serta dorongan moril yang telah diberikan dengan tulus 8. Teman teman yang telah memberikan dukungan dan rasa kekeluarganya: Mona, Monik, Dony, Irin dan Desy 9. Teman teman IPN 2011 pada program studi ilmu pangan 10. Semua pihak yang tidak dapat disebutkan satu persatu atas dukungan dan doanya Semoga Allah subhanahu wa ta’ala memberikan balasan yang lebih baik dari bantuan dan doa yang telah diberikan dan semoga tesis ini dapat bermanfaat. Terima kasih

Bogor, November 2014 Ria Noviar Triana

DAFTAR ISI DAFTAR TABEL

vi

DAFTAR GAMBAR

vi

DAFTAR LAMPIRAN

vi

1 PENDAHULUAN Latar Belakang Perumusan Masalah Tujuan Penelitian Manfaat Penelitian Ruang Lingkup Penelitian

1 1 3 3 3 3

2 TINJAUAN PUSTAKA Emulsifier Mono dan Diasilgliserol Gliserolisis Palm Kernel Oil

3 3 5 8 12

3 METODE Waktu dan Tempat Penelitian Bahan Alat Metode Penelitan

16 16 16 16 16

4 HASIL DAN PEMBAHASAN Karakterisasi Bahan Baku FHPKO Sintesis MDAG dengan Metode Gliserolisis Karakterisasi Produk MDAG Uji Kompatibilitas Produk MDAG 40

dengan

Cocoa

24 24 28 32 Butter

5 SIMPULAN DAN SARAN Simpulan Saran

42 42 42

DAFTAR PUSTAKA

43

LAMPIRAN

46

DAFTAR TABEL 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

Fungsi emulsifier pada bahan pangan Pengemulsi pangan yang dinyatakan sebagai GRAS Emulsifier-Direct food aditives Regulasi Uni Eropa tentang mono dan digliserida Penggunaan mono dan diasilgliserol pada produk pangan berdasarkan bentuk fisik dan nilai bilangan iod Karakterisik PO, CNO dan PKO Komposisi TAG dan asam lemak dari CNO, PKO, HPKO dan CB Karakteristik fisik CNO, PKO dan HPKO Kisaran asam lemak bebas, volume alkohol dan konsentrasi alkali yang digunakan dalam analisis asam lemak bebas Karakteristik fisik dan kimia bahan baku FHPKO Komposisi asam lemak bahan baku FHPKO Profil TAG bahan baku FHPKO Suhu transisi bahan baku FHPKO, CB dan produk MDAG menggunakan differential scanning calorimetry Karakteristik produk MDAG, MDAG komersial dan regulasi MDAG

4 4 5 7 7 14 14 15 19 25 26 27 35 40

DAFTAR GAMBAR 1 Sintesis monoasilgliserol melalui esterifikasi langsung dan interesterifikasi 6 17 2 Skema unit produksi MDAG skala laboratorium 3 Diagram alir proses pembuatan MDAG dengan metode gliserolisis pada rasio mol substrat 1:2.3, waktu reaksi 240 menit dan suhu 160 °C 22 4 Kurva differential scanning calorimetry (DSC), Tc (suhu kristalisasi), Tm (suhu pelelehan) dan ΔH (entalpi) 23 5 Kromatogram komposisi asam lemak bahan baku FHPKO 27 6 Kromatogram profil TAG bahan baku FHPKO 28 7 Persentase fraksi asilgliserol MDAG berdasarkan perbedaan rasio mol substrat pada suhu 160 °C selama 240 menit dengan katalis 0.5% 29 8 Persentase fraksi asilgliserol MDAG berdasarkan perbedaaan jumlah katalis yang ditambahkan dan rasio mol substrat pada suhu 160 °C selama 240 menit 30 9 Persentase fraksi asligliserol MDAG berdasarkan perbedaan waktu reaksi dan rasio mol substrat pada suhu 160 °C dengan katalis 1% 31 10 Kromatogram komposisi fraksi asilgliserol MDAG hasil reaksi gliserolisis dengan rasio mol substrat 1:2.3, suhu reaksi 160 °C selama 240 menit 32 11 Kadar asam lemak bebas produk MDAG 33 12 Profil solid fat content FHPKO, cocoa butter dan produk MDAG 34 13 Kurva kristalisasi differential scanning calorimetry dari FHPKO, cocoa butter dan produk MDAG 37 14 Kurva pelelehan differential scanning calorimetry dari FHPKO, cocoa butter dan produk MDAG 38

15 Isosolid phase diagram campuran cocoa butter/MDAG dengan rasio mol substrat 1:1.5, 240 menit (A) dan rasio mol substrat 1:2.3, 240 menit (B)

41

DAFTAR LAMPIRAN 1a 1b 1c 1d 1e 1f 2 3 4a

4b 5

6 7 8a 8b 9 10 11a

11b

Hasil analisis kadar air bahan baku FHPKO Hasil analisis kadar asam lemak bebas bahan baku FHPKO Hasil analisis bilangan peroksida bahan baku FHPKO Hasil analisis bilangan iod bahan baku FHPKO Hasil anallisis pengukuran slip melting point bahan baku FHPKO Komposisi asam lemak bahan baku FHPKO Hasil identifikasi waktu retensi, jenis TAG dan kromatogram standar RBDPKO Hasil analisis komposisi trigilserida bahan baku FHPKO Perubahan fraksi asilgliserol MDAG selama reaksi gliserolisis berdasarkan perbedaan rasio mol substrat dengan jumlah katalis NaOH 0.5% Perubahan fraksi asilgliserol MDAG selama reaksi gliserolisis berdasarkan perbedaan jumlah katalis NaOH yang ditambahkan Perubahan fraksi asilgliserol MDAG selama reaksi gliserolisis berdasarkan perbedaan waktu reaksi dan rasio mol substrat dengan jumlah katalis NaOH 1% dan suhu 160°C Hasil analisis sidik ragam persentase fraksi asilgliserol MDAG Hasil analisis GC mengenai perubahan komposisi asilgliserol selama proses gliserolisis Hasil analisis kadar asam lemak bebas MDAG Hasil analisis sidik ragam kadar asam lemak bebas MDAG Hasil analisis nilai solid fat content menggunakan nuclear magnetic resonance Hasil analisis sifat termal menggunakan differential scanning calorimetry Hasil analisis nilai solid fat Content menggunakan nuclear magnetic resonance untuk melihat compatibility MDAG 1:1.5, 240 menit dengan CB Hasil analisis nilai solid fat content menggunakan nuclear magnetic resonance untuk melihat compatibility MDAG 1:1.5, 240 menit dengan CB

46 46 46 46 47 47 48 49

49 50

51 52 54 56 56 57 58

59

59

1

1 PENDAHULUAN Latar Belakang MDAG adalah salah satu bentuk produk turunan minyak kelapa sawit yang paling luas penggunaannya sebagai emulsifier di industri pangan untuk digunakan pada pengolahan margarin, mentega kacang, puding, roti, biskuit dan kue-kue kering (Igoe dan Hui 1996). U.S. Food and Drug Administration (USFDA) menyatakan bahwa MDAG termasuk ke dalam emulsifier dengan status Generally Recognized as Safe (GRAS) dengan nomor regulasi 21 CFR 184.1505. Regulasi tersebut mendefinisikan MDAG sebagai campuran gliseril mono- dan diester, dan sejumlah kecil triester, yang dibuat dari lemak atau minyak atau lemak pembentuk asam yang berasal dari sumber yang dapat dimakan. Asam lemak yang paling lazim termasuk laurat, linoleat, miristat, oleat, palmitat, dan stearat. MDAG diproduksi oleh reaksi gliserin dengan asam lemak atau reaksi gliserin dengan trigliserida dengan adanya katalis basa. Produk ini selanjutnya dimurnikan untuk memperoleh campuran gliserida, asam lemak bebas, dan gliserin bebas yang mengandung setidaknya 90 persen berdasarkan berat gliserida. Penelitian mengenai sintesis MDAG dari berbagai sumber bahan baku telah banyak dilakukan diantaranya adalah produksi sintesis monoasilgliserol (MAG) dari refined, bleached, deodorized palm stearin (RBDPS) yang dilakukan oleh Choo et al. (1994) pada kondisi suhu 110 °C selama 6 jam reaksi menghasilkan produk dengan kadar MAG sebesar 75-77%. Campbell-Timperman et al. (1996) melaporkan produksi MDAG dengan bahan baku butterfat hasil fraksinasi butter komersial menghasilkan MDAG dengan kandungan MAG sebesar 55%, diasilgliserol (DAG) 40% dan triasilgliserol (TAG) 5% dan nilai melting point sebesar 35.5. Reaksi gliserolisis dilakukan pada suhu 200 °C selama 120 menit dengan penambahan katalis NaOH 0.1%. Sintesis MDAG juga telah dilakukan oleh Cheng et al. (2005) menggunakan bahan baku RBDPS dengan penambahan larutan piridin dan dilakukan pemurnian MAG menggunakan destilasi molekuler, kondisi reaksi optimum terjadi pada suhu 110°C selama 15 menit dengan rasio substrat RBDPS/gliserol 1:2 dan rasio pelarut RBDPS/piridin (1:4), katalis yang digunakan adalah sodium methoxide sebanyak 3%. Produk yang dihasilkan memiliki kandungan fraksi MAG sebesar 94.3%, 4.8% DAG dan nilai asam lemak bebas sebesar 0.9%. Penelitian sintesis MAG melalui proses gliserolisis kimia juga dilakukan oleh Chetpattananondh dan Tongurai (2008) menggunakan bahan baku palm stearin dengan kondisi optimum terjadi pada suhu reaksi 200°C, rasio molar palm stearin/gliserol 1:2.5 selama 20 menit dilakukan dalam reaktor berkapasitas 10 liter pada kondisi vakum dan diaduk dengan kecepatan 200 rpm dengan bantuan katalis NaOH sebanyak 2%. Produk yang dihasilkan mengandung 61% MAG, 25% DAG, 3% TAG, asam lemak bebas 2% dan kandungan gliserol 8%. Galucio et al. (2011) melakukan penelitian mengenai karakteristik fisikokimia dari MAG yang diperoleh dari minyak bunga matahari. Kondisi reaksi gliserolisis terbaik dengan kandungan MAG tertinggi diperoleh pada suhu 200°C dengan katalis Ca(OH)2 sebanyak 1%, rasio molar gliserol dan TAG 1:4 dengan waktu reaksi 60 menit. Produk yang dihasilkan dianalisis menggunakan High Performance Size Exclusion Chromatography (HPSEC) dengan kandungan

2 MAG sebesar 48.3%, 42.3% DAG, 6.9% TAG dan gliserol 2.5%. Penelitian optimasi sintesis MDAG dari fully hydrogenated stearin (FHS) dengan metode gliserolisis skala pilot plant telah dilakukan oleh Affandi (2011) pada kondisi optimum suhu reaksi 180°C dan waktu reaksi 180 menit menggunakan katalis NaOH sebanyak 0.5% menghasilkan produk MDAG dengan rendemen produk 86.75% yang mengandung 57.92% MAG, 35.75 DAG %, 6.33% TAG, dengan nilai slip melting point (SMP) 53-54, HLB 2.13 dan bilangan iod 0.37. Namun penelitian mengenai studi sintesis dan karakteristik MDAG dari bahan baku FHPKO masih kurang. FHPKO merupakan fully hydrogenated hard fats yang tidak mengandung asam lemak trans (Orthoefer 2005), berwujud padat pada suhu ruang, memiliki kandungan asam lemak jenuh (asam laurat) yang tinggi, dan nilai bilangan iod yang sangat rendah. Akibatnya, FHPKO sangat stabil terhadap oksidasi selama peyimpanan. FHPKO umumnya digunakan sebagai cocoa butter substitute (CBS). CBS yang berasal dari minyak laurat memiliki karakteristik pelepasan flavor dan profil leleh yang hampir sama dengan cocoa butter (CB) (Ramli et al. 2005). Salah satu fungsi emulsifier adalah digunakan untuk meningkatkan interaksi antara gula dan lemak melalui penyerapan pada permukaan kristal gula dan mengurangi jumlah lemak yang dibutuhkan sehingga menghasilkan viskositas tertentu serta mempengaruhi kristalisasi CB. Emulsifier dapat bertindak juga sebagai penghambat bloom pada produk cokelat (Lonchampt dan Hartel 2004). Bloom terbentuk pada cokelat sebagai lapisan tipis berwarna putih yang tersebar dipermukaan cokelat (Akoh dan Min 2002). Hal ini disebabkan oleh terjadinya pemisahan CB yang merupakan lemak utama dalam cokelat dari fase bukan lemak pada cokelat. Mempelajari kompatibilitas CB dengan produk MDAG pada penelitian ini dapat memberikan informasi mengenai kesesuaian MDAG sebagai emulsifier pada produk berbasis CB. Sintesis MDAG dapat dilakukan melalui proses esterifikasi langsung dan gliserolisis. Proses esterifikasi langsung melibatkan reaksi antara gliserol dengan asam lemak, sedangkan proses gliserolisis melibatkan reaksi antara minyak/lemak dengan gliserol. Proses gliserolisis digunakan dalam memproduksi MDAG karena lebih ekonomis dilihat dari harga bahan baku dan memerlukan gliserol dalam jumlah yang lebih sedikit (Hasenhuettl 2008). Reaksi gliserolisis umumnya dilakukan pada suhu 200-250°C dalam kondisi vakum, menggunakan katalis seperti sodium metilat, sodium potasium aloy, sodium atau potasium hidroksida dan titik akhir reaksi dapat dilihat dari perubahan karakteristik sumber atau campuran minyak selama proses diantaranya dengan melakukan pengukuran analisis komposisi fraksi asilgliserol, melting point, solid fat index (SFI), dan differential scanning calorimetry (DSC) (Chetpattananondh dan Tongurai 2008; O’Brien 2009). Variabel yang mempengaruhi reaksi gliserolisis sehubungan dengan produksi MDAG adalah suhu reaksi, jenis dan jumlah katalis, rasio mol gliserol minyak, intensitas pencampuran dan waktu reaksi (Noureddini et al. 2004). Produk hasil reaksi selalu mengandung campuran MAG, DAG dan TAG dengan kandungan sekitar 40-50% MAG, tetapi untuk penggunaan di industri memerlukan konsentrasi yang lebih tinggi (Cheng et al. 2005; Galucio et al. 2011).

3

Perumusan Masalah Penggunaan bahan baku FHPKO pada proses sintesis MDAG memberikan suhu dan waktu reaksi yang berbeda dari penelitian yang telah ada sehingga mempengaruhi proses pembentukan, karakteristik fisikokimia MDAG yang berbeda. Studi karakteristik produk MDAG dari bahan baku FHPKO belum pernah dilakukan. Tujuan Penelitian Tujuan penelitian ini adalah untuk (1) mendapatkan kondisi reaksi yang sesuai untuk sintesis MDAG dari FHPKO menggunakan metode gliserolisis kimia meliputi rasio mol substrat, waktu dan suhu reaksi, (2) analisis karakteristik fisikokimia (komposisi fraksi asilgliserol, kandungan asam lemak bebas, solid fat content (SFC) dan sifat leleh menggunakan differential scanning calorimetry (DSC)) produk MDAG dan (3) analisis uji kompatibilitas produk MDAG dengan CB. Manfaat Penelitian Kondisi reaksi sintesis MDAG dari FHPKO dapat memberikan informasi data yang dapat dimanfaatkan oleh industri minyak sawit sebagai acuan untuk memproduksi emulsifier MDAG pada skala yang lebih besar. Ruang Lingkup Penelitian Ruang lingkup penelitian mencakup produksi sintesis MDAG dari FHPKO, karakterisasi produk MDAG yang dihasilkan dan uji kompatibilitas produk MDAG dengan CB.

2 TINJAUAN PUSTAKA Emulsifier Emulsifier atau zat pengemulsi didefinisikan sebagai senyawa yang memiliki aktivitas permukaan (surface active agents) sehingga dapat menurunkan tegangan permukaan (surface tension) antara udara-cairan dan cairan-cairan yang terdapat pada suatu sistem makanan. Kemampuannya untuk menurunkan tegangan permukaan menjadi hal menarik karena emulsifier memiliki keajaiban struktur kimia yang mampu menyatukan dua senyawa beda polaritasnya (Krog 1990). Emulsifier memiliki fungsi utama untuk memproduksi dan menstabilkan emulsi, selain itu emulsifier bahan pangan juga berkontribusi terhadap peran fungsional lainnya, seperti yang terlihat pada Tabel 1.

4 Pengemulsi pangan diatur regulasinya oleh Food and Drug Administration (FDA), zat ini dinyatakan sebagai GRAS (21CFR184) dan Direct Food Additives (21CFR172). Tabel 2 dan 3 menunjukkan jenis pengemulsi pangan yang dinyatakan sebagai GRAS dan Direct food additives (Hasenhuettl 2008). Tabel 1 Fungsi emulsifier pada bahan pangan Fungsi Emulsifier Contoh Bahan Pangan Stabilisasi/ aerasi busa Propylene glycol esters Kue/ whipped toppings Stabilisasi dispersi Mono/digliserida Peanut butter Penguat adonan DATEM Roti, rolls Anti staling SL,CSL Roti Clouding Polyglycerol ester, SAIB Minuman jeruk Penghambat kristal Polyglycerol ester, Minyak salad oxystearin Antisticking Lechitin Permen, grill shortening Modifikasi viskositas Lechitin Cokelat Mengendalikan Polysorbate 80, Es krim, whipped aglomerasi lemak polyglycerol esters toppings Freeze-thaw stabilization SSL, Polysorbate 60 whipped toppings, coffee whiteners Gloss enhancement Sorbitan monostearat, Confectionery coatings polyglycerol esters Sumber : Hasenhuettl (2008)

Tabel 2 Pengemulsi pangan yang dinyatakan sebagai GRAS Emulsifier U.S.FDA (21CFR) EEC (E No.) Diacetyltartaric ester of 184.1101 E472e monoglycerides Lechitin 184.1400 E322 Mono -and diglicerides 184.1505 E471 Monosodium phosphate 184.1521 derivatives of mono and diglycerides Sumber : Hasenhuettl (2008)

Aktifitas permukaan pada emulsifier bekerja melalui bagian kepala grup hidrofilik yang tertarik ke fase air dan bagian ekor grup lipofilik berada pada fase minyak. Ekor lipofilik terdiri dari asam palmitat atau asam lemak rantai panjang, rantai pendek seperti asam laurat meskipun memiliki kemampuan emulsifier yang baik namun dapat terhidrolisis menghasilkan sabun atau flavor yang tidak diinginkan. Lemak mungkin dihidrogenasi untuk menghasilkan campuran asam lemak jenuh dan tidak jenuh. Emulsifier yang diproduksi dari jenis asam lemak ini memiliki konsistensi yang sedang antara padatan dan cairan atau disebut dengan plastis (Hasenhuettl 2008). Salah satu fungsi emulsifier adalah digunakan untuk meningkatkan interaksi antara gula dan lemak melalui penyerapan pada permukaan kristal gula, mengurangi jumlah lemak yang dibutuhkan sehingga menghasilkan viskositas tertentu dan mempengaruhi kristalisasi CB. Emulsifier dapat bertindak juga sebagai penghambat bloom pada produk cokelat (Lonchampt dan Hartel 2004).

5 Bloom terbentuk pada cokelat sebagai lapisan tipis berwarna putih yang tersebar dipermukaan cokelat (Akoh dan Min 2002). Hal ini disebabkan oleh terjadinya pemisahan CB yang merupakan lemak utama dalam cokelat dari fase bukan lemak pada cokelat. Tabel 3 Emulsifier-Direct food additives Emulsifier U.S. FDA (21CFR) Acetylated mono- and diglycerides 172.828 Calcium stearoyl lactylate 172.844 Citric acid ester of mono- and diglycerides 172.832 Ethoxylated mono-and diglycerides 172.834 Lactic acid ester of mono- and 172.850 diglycerides Magnesium salts of fatty acids 172.863 Polyglycerol polyrincinoleate Polysorbate 60 172.836 Polysorbate 65 172.838 Polysorbate 80 172.840 Propylene glycol esters of fatty acids 172.856 Salts of fatty acids 172.863 Sodium stearoyl lactylate 172.846 Sodium stearoyl fumarate 172.826 Sorbitan monolaurate Sorbitan monooleate Sorbitan monopalmitate Sorbitan monostearate 172.842 Sorbitan tristearate Stearyl tartrate Succinylated mono-and diglycerides 172.830 Sucrose acetate isobutyrate (SAIB) 172.833 Sucrose esters of fatty acids 172.859 Tartaric acid esters of mono-and diglycerides

EEC (E No.) E472a E482 E472c E472b E470b E476 E477 E470a E481 E493 E494 E495 E491 E492 E483 E473 E472d

Sumber : Hasenhuettl (2008)

Mono dan Diasilgliserol Mono- dan diasilgliserol (MDAG) adalah emulsifier sintetis yang paling banyak digunakan dalam industri makanan dan jumlahnya sekitar 70% dari penggunaan emulsifier. Senyawa ini dibutuhkan hampir pada semua jenis proses produk pangan. Penggunaan utamanya adalah pada produk bakeri, margarin, convenience foods, dan frozen dessert. Biasanya MDAG digunakan sebagai bagian dari produk lemak dan sering dihubungkan dengan emulsifier lainnya. Karakter lipofilik menyebabkan MDAG memiliki sifat yang sangat baik sebagai emulsifier water in oil, seperti yang dibutuhkan pada pembuatan margarin. Pada suhu ruang, MDAG tidak larut dalam air dan hanya memiliki kelarutan yang sangat terbatas dalam minyak, kecuali pada suhu tinggi (O’Brien 2009).

6 MDAG hadir dalam jumlah yang kecil secara alami pada minyak dan lemak sebagai hasil hidrolisis yang juga melepaskan asam lemak. Monoasilgliserol (MAG) mengandung dua gugus hidroksil bebas yang menunjukkan aktivitas permukaan yang lebih kuat dibandingkan diasilgliserol (DAG). Di laboratorium, MAG dapat dibuat dengan mereaksikan fatty acyl chloride dan gliserol dengan kehadiran piridin, yang bertindak sebagai pelarut dan basa organik. MDAG dapat diproduksi melalui proses (1) esterifikasi langsung gliserol dengan asam lemak dan (2) gliserolisis dari lemak alami atau hidrogenasi lemak dan minyak. Seperti yang ditunjukkan pada Gambar 1, kedua proses menghasilkan kesetimbangan distribusi yang sama dari MDAG. Proses gliserolisis lebih ekonomis karena lemak lebih murah dibandingkan asam lemak dan gliserol yang dibutuhkan lebih sedikit. Lemak dan asam lemak tidak larut dalam gliserol dengan tidak adanya pelarut, sehingga diperlukan suhu yang tinggi untuk terjadinya reaksi. Esterifikasi langsung dapat dikatalisis oleh asam atau basa. Rasio gliserol dan asam lemak yang digunakan menentukan konsentrasi mono-, di- dan triasilgliserol pada produk akhir. Tingginya jumlah gliserol menghasilkan MAG dengan konsentrasi yang tinggi. Proses esterifikasi langsung tipe batch dilakukan dengan cara mencampurkan asam lemak, gliserol dan katalis pada suhu 210230°C. Air dihilangkan secara kontinyu melalui destilasi sehingga menyebabkan kesetimbangan bergeser ke arah produk. Keberhasilan reaksi diamati melalui pengukuran secara periodik dari bilangan asam. Setelah reaksi selesai, katalis dinetralkan untuk menghentikan kesetimbangan dan kelebihan gliserol dihilangkan dengan destilasi. Proses produksi MDAG dengan cara interesterifikasi (gliserolisis) melibatkan lemak, gliserol dan katalis basa seperti kalsium hidroksida yang diaduk pada suhu tinggi. Rasio gliserol/lemak yang tinggi membutuhkan suhu reaksi yang tinggi untuk memaksa reaksi hingga selesai. Titik akhir reaksi ditentukan secara visual yaitu produk yang dihasilkan berwarna jernih, sama dengan proses esterifikasi langsung, katalis yang digunakan dinetralisasi dan kelebihan gliserol dihilangkan (Hasenhuettl 2008). Esterifikasi langsung H2C

OH

H2C H2C

OH OH

Gliserol Interesterifikasi H2C

OH

H2C H2C

OH OH

Gliserol

H+/ OH- H2C

⇄

+ RCOOH

Asam Lemak

+

H2C

OH

HC H2C

OCOR OH

Lemak atau Minyak

H2C H2C

OH

H2C

OH OCOR

+ H2C H2C

Monogliserida

OH-

⇄

OH

H2C

OH

H2C H2C

OH OCOR

Monogliserida

OCOR OCOR

+ H 2O

Digliserida

+

H2C

OH

H2C H2C

OCOR OCOR

Digliserida

7 Gambar 1

Sintesis monoasilgliserol melalui esterifikasi langsung dan interesterifikasi (Hasenhuettl 2008)

MDAG termasuk ke dalam emulsifier dengan status GRAS di Amerika Serikat dengan nomor regulasi 21 CFR 184.1505 dan di European Union (EU) diijinkan untuk digunakan dalam produk makanan. MDAG tidak memiliki batasan dalam nilai acceptable daily intake (ADI). Tabel 4 menunjukkan rangkuman peraturan di Uni Eropa tentang penggunaan MDAG dalam makanan (Moonen dan Bas 2004). Tabel 4 Regulasi Uni Eropa tentang mono- dan digliserida EUa FAO/WHO E-number E 471 U.S FDA 21CFR 184.1505c Mono dan diesterb Min.70% α-monogliserida Min 30% Total gliserolb 16-33% Gliserol bebasb Max 7% Max 7% Bilangan asamb Max 6 Max 6 b air Max 2% Max 2% a

Kriteria kemurnian berlaku untuk aditif tanpa sodium, potasium dan garam kalsium dari asam lemak, senyawa tersebut diperbolehkan ada pada batas maksimum 6% b Metode dijelaskan dalam EFEMA c Generally recognized as safe (GRAS) Sumber : Moonen dan Bas (2004)

Tabel 5 Penggunaan mono dan diasilgliserol pada produk pangan berdasarkan bentuk fisik dan nilai bilangan iod Bentuk Emulsifier Kegunaan Produk Pangan Menjaga kelembaban Semua produk bakeri Pelembut crumb Semua produk bakeri Pengembang volume Semua produk bakeri Meningkatkan keempukan Semua produk bakeri Memperbaiki tekstur Kue Aerasi adonan Kue Memperbaiki palatabilitas Roti Keras (Maks IV 5) Mengurangi kelengketan Permen dan permen karet Antilengket Pasta Stabilitas minyak Mentega kacang Rehidrasi Kentang goreng Emulsi kuat Margarin Stabilitas pembekuan Produk beku Emulsifier Margarin rendah lemak dan spreads Plastis (IV 10-70) Perantara antara bentuk Semua produk keras dan lunak Aerasi Pelapis dan pengisi Lunak (Min IV 90) es

8 Absorpsi air Perbaikan tekstur Emulsi lemah

Pelapis dan pengisi es Saus Margarin

Sumber : O’Brien (2009)

MDAG diproduksi pada tiga tingkatan konsentrasi yaitu yang memiliki kandungan (1) 40-46% alfa monogliserida, (2) minimal 52% alfa monogliserida dan (3) distilat atau 90% monogliserida. Tiga bentuk fisik umum MDAG adalah keras, plastis dan lunak yang dapat memberi pengaruh terhadap fungsi MDAG sebagai emulsifier (O’Brien 2009). MDAG dalam industri pangan biasanya digunakan sebagai emulsifier pada pengolahan margarin, mentega kacang whitener, puding, roti, biskuit dan kue-kue kering berlemak lainnya (Igoe dan Hui 1996). Karakteristik emulsifier MDAG yang dapat diaplikasikan ke dalam produk pangan dapat dilihat berdasarkan bentuk fisik dan nilai bilangan iod (IV) seperti yang terlihat pada Tabel 5. Gliserolisis Interesterifikasi adalah salah satu reaksi utama yang digunakan oleh industri untuk memodifikasi lemak dan minyak alami. Proses yang digunakan adalah memodifikasi sifat fungsional dan fisik dari campuran TAG dalam minyak dan lemak. Proses interesterifikasi melibatkan pertukaran gugus asil antara dua TAG yang menghasilkan pembentukan TAG baru yang memiliki sifat kimia dan fisik yang dianggap unggul dari pada TAG awal. Reaksi interesterifikasi sering digunakan untuk menggambarkan pertukaran residu asil antara ester dan asam (asidolisis), ester dan alkohol (alkoholisis), atau antara ester dengan ester lainnya (transesterifikasi) (Senanayake dan Shahidi 2005). Asidolisis melibatkan perpindahan gugus asil antara asam lemak bebas dan TAG. Reaksi ini terjadi pada kondisi asam. Penambahan katalis asam dapat mengkatalisis hidrolisis sebagian asam lemak dari TAG untuk menghasilkan DAG dan MAG yang dibutuhkan. Alkoholisis adalah reaksi esterifikasi antara alkohol dan TAG. Reaksi alkoholisis pada minyak sayur terjadi antara TAG dengan alkohol dengan kehadiran basa atau asam kuat, menghasilkan campuran alkil ester dan gliserol. Sedangkan reaksi gliserolisis adalah pertukaran gugus asil antara gliserol dan TAG. Sebagian besar MAG dan DAG dihasilkan melalui gliserolisis TAG dengan katalis kimia. Proses ini dilakukan dengan cara mencampurkan TAG dengan gliserol berlebih pada temperatur tinggi dengan kehadiran katalis basa, biasanya sodium hidroksida. Campuran reaksi dipertahankan pada suhu tinggi hingga gugus asam lemak dari TAG didistribusikan secara acak di antara gugus hidroksil yang tersedia dari gliserol. Campuran didinginkan setelah reaksi kesetimbangan tercapai dan katalis di nonaktifkan dengan penambahan asam food grade. Kelebihan gliserol dilarutkan dalam campuran reaksi dan dihilangkan dengan destilasi vakum. Proses ini menghasilkan sejumlah besar MAG dan DAG (Senanayake dan Shahidi 2005). Reaksi gliserolisis dilakukan pada suhu 200-250°C, memerlukan katalis untuk mempercepat terjadinya reaksi serta dilakukan pada kondisi vakum (Chetpattananondh dan Tongurai 2008). Reaksi gliserolisis dapat mungkin terjadi

9 tanpa penggunaan katalis pada suhu 250°C atau lebih tinggi, tetapi kebanyakan proses menggunakan alkali metal untuk mempercepat reaksi. Lemak bereaksi pada suhu tinggi tanpa bantuan katalis menyebabkan proses berjalan lambat dan memiliki perubahan lainnya yang tidak diinginkan seperti isomerasi, polimerisasi dan dekomposisi. Katalis yang umumnya digunakan secara komersial adalah (1) sodium metilat, paling banyak digunakan sebagai katalis interesterifikasi suhu rendah. Aktif pada suhu rendah, reaksi berjalan cepat, harga relatif murah, tidak memerlukan kondisi vakum selama proses, dan mudah terdispersi ke dalam lemak, kisaran penggunaan antara 0.2 hingga 0.4%, (2) sodium potasium aloy, digunakan sebagai katalis interesterifikasi pada 0.05-0.1%, cair pada suhu ruang dan tidak perlu dicampurkan ke dalam pelarut sebelum direaksikan, mampu mengkatalisis reaksi pada suhu rendah dengan laju yang cepat tetapi membutuhkan pengadukan yang tinggi dan lebih mahal, (3) sodium atau potasium hidroksida adalah katalis yang paling murah, tetapi harus digunakan dalam kombinasi dengan gliserol dan membutuhkan dua tahap reaksi di bawah kondisi vakum pada suhu tinggi yang memberi pengaruh pada reaksi (O’Brien 2009). Gliserol (C3H8O3) adalah senyawa alkohol sederhana dengan 3 gugus hidroksil yang bersifat hidrofilik sehingga dapat larut di dalam air dan bersifat higroskopis. Gliserol dikenal dengan nama lain glycerine, 1,2,3-propanetriol, glyceritol, glycyl alcohol, trihydroxypropane, propanetriol, osmoglyn, 1,2,3trihydroxypropane memiliki berat molekul 92.09382 g.mol-1. Gliserol digunakan sebagai pelarut, pelunak, agen farmasi dan pemanis. (http://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/summary/summary.cgi?cid=753). Gliserol dapat juga digunakan sebagai bahan dasar untuk pembuatan monogliserida, digliserida dan trigliserida melalui proses gliserolisis, esterifikasi dan inesterifikasi secara kimia dan enzimatis. Bila suatu radikal asam lemak berkaitan dengan gliserol maka akan terbentuk monogliserida. Trigliserida akan terbentuk bila tiga asam lemak beresterifikasi dengan satu molekul gliserol. Penggunaan gliserol akan menyebabkan reaksi keseimbangan menuju ke arah kanan reaksi esterifikasi sehingga menghasilkan produk MAG yang cukup tinggi (Winarno 2002; Fischer 1998). Metode yang paling umum digunakan untuk memproduksi MDAG adalah reaksi gliserolisis. Tipe conventional batch gliserolisis dilakukan pada suhu tinggi (200-250°C) yang melibatkan katalis alkali dibawah kondisi vakum. Produk akhir yang dihasilkan umumnya mengandung 35-50% MAG, DAG, sebagian TAG yang tidak bereaksi (10%), residu gliserol (3-4%) dan asam lemak bebas (1-3%) (Hui 1996). Menurut Cheng et al. (2005), MDAG secara umum berisi campuran dari 40-48% MAG, 30-40% DAG, 5-10% TAG, 0.2-9% FA dan 4-8% gliserol. Namun ketika digunakan sebagai emulsifier, gliserida wajib mengandung sekurang-kurangnya 90% MAG. Penelitian mengenai sintesis MAG menggunakan proses gliserolisis kimia telah banyak dilakukan diantaranya adalah yang dilakukan oleh CampbellTimperman et al. (1996) dengan memproduksi MDAG dari bahan baku butterfat hasil fraksinasi butter komersial. Butterfat diperoleh dengan cara memisahkan butter oil dari padatan trigliserida melalui kristalisasi. Fraksi padatan yang memiliki titik leleh yang tinggi dipisahkan dari fraksi minyak dengan sentrifugasi pada kecepatan 5000 x g selama 5 menit kemudian disaring vakum sehingga

10 diperoleh kristal lemak. Padatan yang diperoleh dicampurkan dengan gliserol (50% b/b) dan NaOH (0.1% b/b). Reaksi gliserolisis berlangsung pada suhu 200˚C selama 120 menit dengan pengadukan konstan dan aliran N 2 100 mL/menit. Netralisasi katalis dilakukan dengan cara mendinginkan campuran dari 200°C menjadi 100°C selama 15 menit, kemudian ditambahkan diatomaceous earth. Prosedur pemisahan MDAG dan kelebihan gliserol dilakukan secara sederhana. Produk MDAG hasil kondisi reaksi tersebut dianalisis komposisi gliseridanya menggunakan size exclusion chromatography, kandungan MAG yang dihasilkan sebesar 55%, 40% DAG dan 5% TAG. Produk ini memiliki nilai titik leleh sebesar 35.5 dengan kandungan asam lemak dominan asam oleat dan linoleat. Sintesis MDAG dengan metode gliserolisis kimia juga dapat dilakukan menggunakan bahan baku refined bleached deodorized palm stearin (RBDPS) dengan penambahan larutan piridin dan dilakukan pemurnian MAG menggunakan destilasi molekuler. Proses sintesis dilakukan dengan mencampurkan RBDPS dan gliserol pada rasio tertentu dan penambahan larutan piridin dalam kondisi vakum. Reaksi dilakukan dengan cara memanaskan campuran substrat sebanyak 50 gram dan 100 mL piridin diatas pemanas dengan termometer sebagai pengontrol suhu, sedangkan magnetic stirer digunakan untuk mengaduk campuran dengan kecepatan 400 rpm. Ketika campuran reaksi mencapai suhu yang diinginkan selanjutnya ditambahkan katalis sodium metoksida sebanyak 3% dari berat RBDPS ke dalam campuran. Netralisasi katalis dilakukan dengan penambahan asam asetat 50%. Kondisi reaksi optimum terjadi pada suhu 110°C, rasio substrat RBDPS/gliserol yang digunakan adalah 1:2 dan rasio pelarut RBDPS/piridin (1:4). Analisis komposisi MAG terhadap produk menggunakan GC-FID menunjukkan hasil fraksi MAG sebesar 94.3%, 4.8% DAG dan nilai asam lemak bebas (ALB) sebesar 0.9% dengan waktu reaksi 15 menit, penelitian ini juga menunjukkan bahwa jika waktu reaksi diperpanjang maka konsentrasi DAG dan asam lemak bebas akan naik (Cheng et al. 2005). Proses sintesis mono- dan di-asilgliserol dari refined bleached deodorized palm oil (RBDPO) dengan cara gliserolisis kimia telah mendapatkan paten dengan nomor P00200700556. Proses sintesis ini dilakukan dengan cara mencampurkan RBDPO dan gliserol pada rasio molar 1 : 5. Campuran dipanaskan dan ditambahkan katalis alkali sodium metilat dalam kondisi vakum. Kemudian campuran didekantasi dengan menggunakan pelarut n-heksan untuk memisahkan katalis dan gliserol berlebih dengan cara campuran disentrifugasi 1000 rpm selama 10 menit. Fraksinasi dan kristalisasi dilakukan pada suhu sekitar 7°C selama 16-18 jam. Kondisi optimum untuk proses sintesis MDAG dari bahan baku RBDPO dan gliserol terjadi pada suhu 123°C selama 139 menit dengan penambahan katalis sebanyak 3.94%. Pada kondisi tersebut reaksi esterifikasi dapat menghasilkan nilai rendemen MDAG yang relatif sangat tinggi yakni sebesar 97.51% dengan komposisi MAG sekitar 42% dan DAG sekitar 25% serta TAG yang rendah yakni sekitar 3%. Karakterisasi fisikokimia produk MDAG memberikan hasil SMP antara 31.8-33.0, kandungan ALB sebesar 0.38% dan nilai bilangan iod 46.21 mg/g minyak (Zaelani 2007). Sintesis mono dan diasilgliserol dengan metode gliserolisis juga dilakukan oleh Affandi (2007) menggunakan bahan baku refined, bleached, deodorized palm kernel oil (RBDPKO) dengan rasio RBDPKO : gliserol (1:5). Proses

11 sintesis dilakukan pada skala laboratorium dengan mencampurkan minyak inti sawit, gliserol ke dalam labu leher tiga. Labu leher tiga ini dirangkaikan dengan perangkat lainnya seperti termometer, magnetic strirrer dan kondensor. Katalis kimia sodium metilat sebanyak 3.6% dari berat RBDPKO ditambahkan setelah suhu reaksi tercapai yaitu pada suhu 127°C. Reaksi berlangsung setelah dilakukan penghembusan gas nitrogen ke dalam labu, waktu reaksi berlangsung selama 419 menit. Campuran MDAG yang terbentuk dilarutkan dalam heksan dan disentrifuse dengan kecepatan tinggi selam 5-10 menit. Fraksinasi dan kristalisasi dilakukan untuk memurnikan produk MDAG pada suhu refrigerator selama 16-18 jam. Hasil analisis menggunakan TLC menunjukkan pada kondisi reaksi tersebut diperoleh komposisi fraksi MAG sebesar 45.94% dan fraksi DAG sebesar 54.06% dengan rendemen rata-rata sebesar 78.79%. Hasil uji karakterisasi produk MDAG menunjukkan bahwa produk tersebut memiliki titik leleh 40-42°C, bilangan iod 14.75 dan kandungan ALB 0.35%. Metode gliserolisis kimia juga digunakan untuk sintesis MDAG dengan bahan baku minyak kelapa. Kondisi proses reaksi dilakukan pada skala laboratorium dengan prosedur yang sama seperti penelitian yang dilakukan oleh Affandi (2007). Kondisi reaksi optimum sintesis MDAG dengan bahan baku minyak kelapa dilakukan pada suhu 130°C dengan waktu reaksi 422 menit. Rasio minyak kelapa/gliserol yang digunakan adalah 1:5 dan konsentrasi katalis sodium metilat sebesar 4.2%. Nilai rendeman MDAG yang diperoleh sebesar 82.63%, hasil analisis menggunakan TLC menunjukkan fraksi MAG sebesar 49.01% dan fraksi DAG 50.99%. Karakteristik fisikokimia produk MDAG yang dihasilkan memiliki titik leleh antara 40-42°C, kandungan ALB sebesar 0.72% dan bilangan iod 18.18 (Mulyana 2007). Proses sintesis MAG dari gliserol mentah dari proses biodiesel dan palm stearin telah dilakukan oleh Chetpattananondh dan Tongurai (2008), proses sintesis dilakukan dengan cara melelehkan gliserol dan palm stearin sebelum dimasukkan ke dalam reaktor berkapasitas 10 liter, reaktor dibuat dengan kondisi vakum, gliserol dan palm stearin yang telah meleleh dimasukkan ke dalam reaktor. Campuran tersebut diaduk dengan kecepatan 200 rpm dan dipanaskan hingga suhu 120°C, kemudian nitrogen dihembuskan ke dalam reaktor untuk mengurangi terjadinya oksidasi. Campuran dipanaskan hingga suhu yang diinginkan dan dipertahankan hingga waktu reaksi tercapai. Tekanan pada saat proses reaksi dipertahankan pada 3.5 kPa. Katalis yang digunakan adalah NaOH sebanyak 2% dari berat gliserol. Kondisi optimum reaksi terjadi pada suhu 200°C dengan rasio molar gliserol : palm stearin 2.5:1 dan waktu reaksi 20 menit. Analisis komposisi MAG menggunakan thin layer chromatography (TLC)-FID menunjukkan kandungan MAG sebesar 61%, 25% DAG, 3% TAG, 2% ALB, dan 8% gliserol. Hasil analisis menggunakan GC-MS menunjukkan produk MDAG yang dihasilkan mengandung 98% monopalmitat dan 2% monostearat. Galucio et al. (2011) melakukan penelitian mengenai karakteristik fisikokimia dari MAG yang diperoleh dari minyak bunga matahari. Reaksi gliserolisis kimia dilakukan di dalam reaktor gelas berjaket dengan kapasitas 2 liter. Kondisi reaksi gliserolisis terbaik dengan kandungan MAG tertinggi diperoleh pada suhu 200°C dengan katalis Ca(OH)2 sebanyak 1% dari berat minyak, rasio molar gliserol dan TAG 1:4 dengan waktu reaksi 60 menit. Produk yang dihasilkan dianalisis menggunakan high performance size exclusion

12 chromatography (HPSEC) dengan kandungan MAG sebesar 48.3%, 42.3% DAG, 6.9% TAG, dan gliserol 2.5%. Komposisi asam lemak pada produk yang dihasilkan mengandung asam lemak oleat dan linoleat sama dengan bahan baku yang digunakan, hal ini menunjukkan proses gliserolisis kimia yang digunakan tidak menyebabkan kehilangan asam lemak tidak jenuh secara signifikan. Optimasi sintesis mono dan diasilgliserol dari fully hydrogenated stearin (FHS) dengan metode gliserolisis skala pilot plant telah dilakukan oleh Affandi (2011) dengan rancangan percobaan acak lengkap. Reaksi dilakukan dengan ukuran produksi 50 Kg dalam tangki esterifikasi yang dilengkapi dengan tabung pendingin. Campuran substrat dipanaskan hingga suhu 180°C dan selama pemanasan, hembusan aliran gas tetap dilakukan dengan jarak waktu 20 menit, ketika suhu 180°C telah tercapai, katalis NaOH 0.5% dan sabun Na 0.05% ditambahkan ke dalam tangki yang berisi campran substrat kemudian gas N 2 dialirkan ke dalam tangki selama 5 menit. Waktu reaksi mulai dihitung dan pemanasan dilakukan selama 180 menit. Netralisasi NaOH dilakukan dengan menambahkan asam sitrat ke dalam campuran. Proses netralisasi berlangsung selama 10 menit dengan suhu reaksi sekitar 85°C. Kondisi optimum reaksi untuk proses skala pilot plant terjadi pada suhu 180°C selama 180 menit. Rendemen produk MDAG yang dihasilkan sebesar 86.75%. dengan karakteristik fisikokimia kandungan MAG sebesar 57.92%, 35.75% DAG, 6.33% TAG, ALB 1.97%, bilangan iod 0.37 dan SMP 53-54. Asam lemak dominan pada produk MDAG yang dihasilkan adalah asam palmitat dan asam stearat. Palm Kernel Oil (PKO) Indonesia merupakan salah satu negara produsen utama minyak sawit dunia berdasarkan data yang diperoleh dari Badan Pusat Statistik (BPS), produksi minyak sawit Indonesia sebesar 21.800.000 ton pada tahun 2010. Hal ini mempengaruhi produksi PKO yang akan mengalami peningkatan seiring dengan meningkatnya produksi minyak sawit. Produk utama industri minyak kelapa sawit terbagi menjadi crude palm oil (CPO) dan PKO. Palm kernel mengandung sekitar 50% minyak (dalam basis kering) yang kemudian hancur dalam mesin press untuk menghasilkan PKO dan palm kernel meal (PKM). PKO atau minyak inti sawit adalah minyak nabati yang berasal dari inti buah kelapa sawit (elaeis guineensis) yang banyak digunakan dalam proses pembuatan sabun dan kosmetik karena mengandung asam laurat yang cukup tinggi. Asam laurat memiliki aktivitas antimikroba yang tinggi. PKO memiliki karakteristik dan komposisi asam lemak yang berbeda dengan minyak sawit. Minyak sawit kaya akan karotenoid yang memberikan warna kemerahan, asam lemak yang paling tinggi adalah asam palmitat (C16:0) dan asam oleat (C18:1), sedangkan PKO berwarna kekuningan, mengandung sedikit karoten, asam lemak utamanya adalah asam laurat (C12:0) dan miristat (C14:0) (Tang dan Oh 1994). PKO memiliki kegunaan yang sama dengan coconut Oil (CNO) karena kesamaan komposisi asam lemaknya (Pantzaris dan Ahmad 2004). Selain itu, kandungan asam lemak tidak jenuh yang rendah menyebabkan PKO memiliki IV sekitar 17 dan titik leleh rata-rata yang rendah yaitu 27.3°C (Corley dan Tinker 2003). PKO dan CNO merupakan minyak laurat karena kandungan asam lemak utama dalam minyak ini adalah asam laurat

13 (C12:0), selain trigliserida dan asam lemak bebas, minyak mentah PKO mengandung sekitar 0.8% bahan yang tidak tersabunkan seperti sterol, tokol, alkohol triterpen, hidrokarbon dan lakton, bahkan setelah dihidrogenasi sempurna, titik leleh PKO tidak mengalami kenaikan terlalu banyak diatas suhu mulut. Minyak laurat adalah salah satu minyak dan lemak yang paling stabil karena kandungan asam lemak tidak jenuh yang rendah sehingga sedikit peluang terjadinya oksidasi, tetapi PKO dapat membentuk karakteristik off flavor seperti astringent, asam lemak rantai pendek menyebabkan rasa sabun ketika dipecah menjadi asam lemak bebas. Minyak laurat sangat berbeda dari minyak dan lemak lainnya, kelompok ini bersifat padat pada suhu kamar, tetapi cepat mencair dibawah suhu tubuh dan memberikan efek dingin di mulut (O’Brien 2009). Karakteristik dari palm oil (PO), CNO dan PKO dapat dilihat pada Tabel 6. Komposisi asam lemak tidak jenuh yang rendah serta karakteristik SMP yang baik membuat PKO sesuai digunakan sebagai lemak pada produk makanan dengan kadar air yang rendah seperti confectionary fats, coffee whiteners, nut roastin, candy center, spray oils dan cookie filler (Ali et al. 2001; O’Brien 2009). Selain itu, produk fraksinasi dan hidrogenasinya telah secara luas digunakan untuk memproduksi CBS, icing kue, es krim, whipping cream tiruan, margarin dan produk makanan lainnya (Pantzaris dan Ahmad 2001). Perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi telah membantu industri PKO untuk mengubah ikatan dalam molekul trigliserida yang berupa ikatan rangkap menjadi ikatan tunggal yang lebih stabil. Hal ini bertujuan untuk memperoleh karakteristik minyak dengan stabilitas oksidatif yang lebih baik dan berwujud padat pada suhu ruang. Dengan mengubah jenis ikatan, diharapkan diperoleh konsistensi produk yang lebih baik, yang dapat memenuhi kebutuhan konsumen. Perubahan karakteristik ini dapat dilakukan salah satunya dengan proses yang disebut hidrogenasi. Hidrogenasi adalah proses yang umumnya digunakan untuk mengubah karakteristik fisik dari lemak dan minyak menjadi karakteristik yang lebih baik untuk aplikasi spesifik (Senanayake dan Shahidi 2005). Parameter proses hidrogenasi yang dapat dicapai adalah penurunan nilai IV dan kenaikan nilai SMP, secara fisik minyaknya menjadi lebih keras/solid atau disebut dengan harden fat. Hasil proses hidrogenasi diaplikasikan untuk produk coating, substitusi seperti coklat, wafer, permen dan es krim. Proses hidrogenasi dibedakan menjadi 3 jenis yaitu fully hydrogenation, partial hydrogenation dan selective hydrogenation. Tujuan hidrogenasi adalah untuk memodifikasi minyak agar didapatkan SFC yang diinginkan, merubah IV produk, menghilangkan ikatan rangkap, sehingga produk lebih stabil terhadap oksidasi, merubah komposisi asam lemak dan merubah SMP produk. Menurut Hasenhuettl (2008), emulsifier yang dihasilkan dari lemak yang dihidrogenasi memiliki konsistensi yang sedang antara fase padatan dan cairan atau sering disebut dengan plastis. Hydrogenated palm kernel oil (HPKO) umumnya digunakan sebagai CBS. CBS yang berasal dari minyak laurat memiliki karakteristik pelepasan flavor dan profil leleh yang cepat pada suhu tubuh yang hampir mirip dengan CB (Ramli et al. 2005). CB merupakan satu satunya lemak alami dengan karakteristik yang sama dengan PKO tetapi mahal dan tidak termasuk ke dalam 17 lemak dan minyak utama dalam perdagangan dunia (Pantzaris dan Basiron 2002).

14 Komposisi TAG dan asam lemak dari CNO, PKO, HPKO dan CB dapat dilihat pada Tabel 7. Fully hydrogenated PKO sangat sesuai digunakan sebagai lemak pada pembuatan non-diary creamers karena dapat menurunkan nilai IV dibawah 2, memiliki stabilitas yang tinggi dan titik leleh yang rendah (Pantzaris dan Basiron 2002). Perbedaan karakteristik fisik dari CNO, PKO dan HPKO dapat dilihat pada Tabel 8.

Tabel 6 Karakteristik PO, CNO dan PKO PO CNO PKO IV (Wijs) 50.0-55.0 6.3-10.6 14.1-21.0 Komposisi asam lemak (%) C6: 0 TD TD-0.7 ND-0.8 C8:0 TD 4.6-10.0 2.4-6.2 C10:0 TD 5.0-8.0 2.6-5.0 C12:0 TD-0.5 45.1-53.2 45.0-55.0 C14:0 0.5-2.0 16.8-21.0 14.0-18.0 C16:0 39.3-47.5 7.5-10.2 6.5-10.0 C18:0 3.5-6.0 2.0-4.0 1.0-3.0 C18:1 36.0-44.0 9.0-20.0 12.0-19.0 C18:2 9.0-12.0 1.4-6.6 10.0-13.5 Sumber : CODEXSTAN 210-1999 (1999)

Tabel 7 Komposisi TAG dan asam lemak dari CNO, PKO, HPKO dan CB CNOa PKOa HPKOb CBc Komposisi TAG C28 0.8 0.6 0.2 C30 3.5 1.4 1.2 C32 13.4 6.5 6.1 C34 17.1 8.5 8.4 C36 19.1 21.6 20.9 C38 16.5 16.4 16.5 C40 10.2 9.8 10.6 C42 7.3 9.1 9.4 C44 4.1 6.6 7.1 C46 2.5 5.4 5.4 C48 2.1 6.1 6.0 C50 1.5 2.6 2.7 20.43 C52 1.2 2.7 2.6 48.71 C54 0.8 2.7 3.1 30.84 lainnya Komposisi Asam Lemak C10:0 6.6 3.5 3.1 C12:0 47.8 47.8 47.7

15 C14:0 C16:0 C18:0 C18:1 Sumber :

18.1 8.9 2.7 6.4

16.3 8.5 2.4 15.4

16.8 8.3 16.6 3.7

0.08 25.90 35.36 33.96

a

Pantzaris dan Basiron (2002) Tang dan Oh (1994) c Quast et al. (2013) b

FHPKO merupakan produk turunan dari PKO yang memiliki kompatibilitas yang terbatas dengan lemak lainnya, sehingga mempelajari kompatibilitas campuran PKO dan produk turunannya dengan lemak lain dapat memberikan dasar teori untuk meningkatkan kualitas produk tertentu seperti dalam proses teknologi produksi margarin (Jin et al. 2007). Campuran dua jenis lemak memiliki efek yang sangat tidak terduga pada sifat fisik dari produk akhir, diagram fase digunakan untuk memahami interaksi yang terjadi antara dua atau lebih senyawa murni. Campuran dua lemak pada konsentrasi yang berbeda diukur nilai SFCnya menggunakan nuclear magnetic resonance (NMR) pada suhu yang berbeda. Garis-garis antara campuran yang memiliki nilai SFC yang sama dan sesuai membentuk garis isosolid menunjukkan kompatibilitas campuran lemak (Lonchampt dan Hartel 2004). Ada tiga kemungkinan keadaan tentang sifat campuran lemak yaitu sesuai (monotectic), sesuai sebagian dan tidak sesuai (eutectic) (Bootello et al. 2012). Tabel 8 Karakteristik fisik CNO, PKO dan HPKO CNO PKO IV 8.5 17.5 Slip Melting Point (°C) 24.1 26.4 Solid Fat Content (%) 5°C 72.8 10°C 67.6 15°C 55.7 20°C 34-41 40.1 25°C 17.1 30°C Max 6 40°C -

HPKO Max 2 40

78-84 28-34 4-8

Sumber : Pantzaris dan Basiron (2002)

Bottello et al. (2012) mempelajari kesesuaian lemak menggunakan plot isosolid dari sampel high oleic-high stearic sunflower hard stearin (SHS) untuk formulasi cocoa butter equivalents (CBE) dan mencampurkannya dengan palm mid fraction (PMF), diagram fase isosolid dari campuran PMF/SHS menunjukkan terbentuknya perilaku eutectic pada campuran SHS 65 dan SHS 80, tetapi perilaku monotectic dan efek halus ditunjukkan pada campuran SHS 95. Lonchampt dan Hartel 2004 melakukan telaah untuk mempelajari diagram isosolid campuran lemak yang digunakan dalam industri cokelat. Salah satunya adalah penelitian mengenai kompatibilitas campuran CB dengan CBS (PKO), hasilnya menunjukkan bahwa nilai SFC dari CB akan menurun dengan penambahan beberapa persen PKO terlepas dari bentuk PKO yang dihidrogenasi, fraksinasi maupun keduanya. Ko-kristalisasi dari trisaturated TAG rantai pendek dan rantai

16 panjang dari PKO serta monounsaturated dari CB terbentuk sangat lemah karena kedua lemak memiliki bentuk kristal yang sama sekali berbeda. Kristal PKO berbentuk polimorf β dengan rantai rangkap dua, sedangkan CB dengan bentuk polimorf rantai rangkap tiga. Perbedaan kristal struktur panjang rantai inilah yang menyebabkan dua campuran lemak PKO dan CB menjadi tidak sesuai.

3 METODE

Waktu dan Tempat Penelitian Penelitian berlangsung selama 9 bulan, mulai Juni 2013 hingga Maret 2014 bertempat di Laboratorium Kimia SEAFAST Center IPB dan Laboratorium Departemen Ilmu dan Teknologi Pangan. Bahan Bahan baku utama yang digunakan dalam penelitian ini adalah Fully hydrogenated palm kernel oil (FHPKO) diperoleh dari PT SMART Tbk (Jakarta, Indonesia), gliserol, sodium hidroksida (NaOH) dan asam sitrat dari PT Brataco Chemika (Bogor, Indonesia), cocoa butter dari PT Bumitangerang Indonesia Tangerang, Indonesia), Distillated Monoglyceride dari Rikevita Malaysia Sdn. Bhd. (Johor, Malaysia), gas nitrogen, standar Fatty Acid Metil Ester (FAME) Mix C8-C22 dari Supelco (Bellefonte, PA, US), asam heptadekanoat, N-methyl-Ntrimethylsilyl-trifluoroacetamide dari Sigma Aldrich (St. Louis, MO), semua pelarut dan reagen yang digunakan adalah untuk standar analisis dan kromatografi. Alat Peralatan yang digunakan untuk analisis sifat fisikokimia produk MDAG yang dihasilkan antara lain Gas Chromatography FID Hewlett Packard 6890 series dan GC-2100 Series, Shimadzu Corporation, Bruker Minispec PC 100 NMR Analyzer, Differential Scanning Calorimetry (DSC) Type DSC-60, Shimadzu, pan DSC, HPLC RID Hewlett Packard Series 1100, stirring hotplate, labu tiga leher, magnetic strirrer, sentrifuse, oven, parafilm, alumunium foil, termometer dan peralatan gelas lainnya. Metode Penelitian

17 Tahapan kegiatan yang dilakukan meliputi karakterisasi bahan baku FHPKO, sintesis MDAG dengan metode gliserolisis, karakterisasi produk MDAG, dan uji kompatibilitas produk MDAG dengan cocoa butter. Karakterisasi Bahan Baku FHPKO Penelitian ini diawali dengan melakukan analisis bahan baku FHPKO untuk mengetahui karakteristik bahan baku yang akan digunakan meliputi analisis kadar air (AOCS Aa 3-38 2003), kadar asam lemak bebas (ALB) (AOCS Ca 5a-40 2003), bilangan peroksida (AOCS Cd 8-53 2003), bilangan iod (AOCS Cd 1-25 2003), Slip Melting Point (SMP) (AOCS Cc 3-25 2003), komposisi asam lemak (AOCS Ce 2-66 2003), komposisi fraksi asilgliserol (AOCS Cd 11b-91 2003, modifikasi), solid fat content (IUPAC 2.150 1987), analisis sifat termal menggunakan DSC (AOCS Cj 1-94 2003, modifikasi) dan profil triasilgliserol (TAG) (AOCS Ce 5b-89 2003). Sintesis MDAG dengan Metode Gliserolisis Tahap awal reaksi esterifikasi mengacu pada proses sintesis MDAG dengan metode gliserolisis yang telah dilakukan Affandi (2011), rasio mol substrat (FHPKO: gliserol) yang digunakan adalah 1:1.5 dan 1:2.3, dengan jumlah total substrat sebanyak 150 g. Campuran substrat dipanaskan hingga mencapai suhu 160 ˚C dengan pengadukan kontinyu di dalam labu tiga leher berukuran 250 mL menggunakan oilbath di atas hotplate (Gambar 2), setelah suhu reaksi tercapai ke dalam campuran ditambahkan katalis NaOH sebanyak 1% (v/b) (berdasarkan berat minyak), kemudian dilakukan penghembusan gas N2 selama 5 menit. Waktu reaksi gliserolisis mulai dihitung setelah katalis ditambahkan ke dalam campuran dan reaksi berlangsung selama 180 menit dan 240 menit. Proses pendinginan bahan harus dilakukan cepat dengan cara memindahkan labu reaksi dari oilbath ke dalam waterbath yang berisi air dingin, saat suhu campuran mencapai ±70 °C dilakukan penambahan asam sitrat dengan jumlah tertentu sesuai perhitungan stokiometri reaksi, proses netralisasi ini berlangsung selama 5 menit. Pemisahan produk dan gliserol dalam campuran dilakukan dengan cara sentrifugasi pada kecepatan 2000 rpm selama 10 menit. Proses ini bertujuan untuk memisahkan gliserol yang tidak bereaksi dengan produk MDAG. Parameter mutu yang diamati adalah komposisi fraksi asilgliserol menggunakan Gas Chromatography FID (Hewlett Packard 6890 series, Agilent Technologies Inc, Wilmington, US). Diagram alir proses pembuatan MDAG dapat dilihat pada Gambar 3.

d

c

25oC

e a b f

18

b

Gambar 2 Skema unit produksi MDAG skala laboratorium (keterangan : a. labu leher tiga dalam oilbath, b. magnetic stirrer, c. termometer, d. kondensor, e. sirkulator air (untuk kondensor), f. hot plate stirrer Karakterisasi Produk MDAG Karakteristik fisikokimia yang diamati pada produk MDAG meliputi kandungan fraksi asilgliserol, kadar ALB, bilangan asam, SFC dan analisis sifat termal menggunakan DSC. Analisis kandungan fraksi asilgliserol, kadar ALB dan bilangan asam dilakukan juga pada sampel MDAG komersial sedangkan analisis SFC dan DSC dilakukan pada sampel CB. Uji Kompatibilitas MDAG dengan Cocoa Butter Campuran dua komponen yaitu MDAG dan CB dibuat dengan komposisi 0% sampai 100 % (b/b). Sampel dilelehkan pada suhu 45 ˚C selama 10 menit sambil dilakukan pengadukan menggunakan magnetic stirrer. Masing-masing komponen lemak ditimbang dengan jumlah yang tepat ke dalam gelas piala dan dicampur. Nilai SFC campuran komponen ini dianalisis menggunakan Nuclear Magnetic Resonance (NMR) Analyzer (Bruker Minispec PC 10, Massachusetts, US) (Bootello et al. 2012; Lonchampt dan Hartel 2004). Diagram fase isosolid diolah menggunakan Software Sigma Plot (Versi 11.0; Systat Software Inc. San Jose, CA, US). Analisis Statistik Data komposisi fraksi asilgliserol dan asam lemak bebas hasil sintesis MDAG diolah dengan Analisis of Variance (ANOVA) menggunakan Software IBM SPSS (Versi 20.0; SPSS Inc. New York, US), apabila terdapat pengaruh perlakuan yang nyata pada taraf 5% dilakukan uji lanjut Duncan. Pengamatan 1. Analisa kadar air dalam minyak (AOCS Official Method Aa 3-38 2003) Sejumlah ± 5-10 g sampel dimasukkan ke dalam cawan yang telah diketahui beratnya. Kemudian cawan dimasukkan ke dalam oven bersuhu 100oC hingga diperoleh berat yang konstan. Perhitungan kadar air dilakukan dengan menggunakan rumus :

19

Kadar air (%) =

c − (a − b) x 100% c

Keterangan : a = berat cawan dan sampel (g) b = berat cawan dan sampel akhir (g) c = berat sampel awal (g) 2. Analisa kadar asam lemak bebas (ALB) (AOCS Official Method Ca 5a-40 2003) Persentase asam lemak bebas dihitung berdasarkan jenis asam lemak dominan atau spesifik yang terdapat dalam sampel. Sampel harus dalam keadaan cair sebelum ditimbang, namun demikian pemanasan yang dilakukan tidak boleh melebihi 10 oC di atas titik lelehnya. Sampel ditimbang ke dalam erlenmeyer berdasarkan kisaran asam lemak bebas pada sampel (Tabel 9), kemudian sampel dilarutkan ke dalam sejumlah etanol (alkohol) 95% dan tambahkan 2 mL indikator fenolftalein . Larutan ini kemudian dititrasi menggunakan NaOH yang telah distandarisasi. Titrasi larutan sampai munculnya warna pink permanen pertama, intensitasnya sama dengan alkohol yang dinetralisasi sebelum penambahan sampel. Warna harus dapat bertahan sekitar 30 detik. Kadar asam lemak bebas dihitung dengan menggunakan rumus perhitungan : Kadar asam lemak bebas sebagai asam laurat =

mL NaOH x N x 20.0 Berat sampel (g)

Keterangan : N = normalitas larutan NaOH Tabel 9 Kisaran asam lemak bebas, volume alkohol dan konsentrasi alkali yang digunakan dalam analisis asam lemak bebas Kisaran Asam lemak bebas (%) 0.00-0.2 0.2-1.0 1.0-30.0 30.0-50.0 50.0-100.0

Berat Sampel (g) 56.4 ± 0.2 28.2 ± 0.2 7.05 ± 0.05 7.05 ± 0.05 3.525 ± 0.001

Volume Alkohol (mL) 50 50 75 100 100

Konsentrasi Alkali (N) 0.1 0.1 0.25 0.25/1.0 1.0

3. Analisa bilangan peroksida (AOCS Official Method Cd 8-53 2003) Contoh minyak ditimbang seberat 5 gram dan dimasukkan ke dalam erlenmeyer 250 mL tertutup. sampel ditambah dengan campuran asam asetat glasial dan kloroform (3:2) sebanyak 30 mL dan kemudian digoyang agar merata. Larutan KI jenuh ditambahkan sebanyak 0.5 mL kemudian ditutup

20 dengan cepat, digoyang selama 1 menit. Sampel disimpan di tempat yang gelap selama 1 menit. Setelah itu, sampel ditambahkan 30 ml air destilata. Larutan tersebut dititrasi dengan larutan sodium tiosulfat 0.01N dan digoyang dengan kuat. Larutan pati ditambahkan ketika warna larutan agak memudar, kemudian titrasi diteruskan hingga warna biru menghilang. Titrasi juga dilakukan terhadap blanko. Bilangan peroksida dihitung menggunakan rumus : Bilangan Peroksida (meq O2 /Kg) =

(Vs − Vb) x N x 1000 m

Keterangan : Vs = volume sodium tiosulfat untuk titrasi sampel (mL) Vb = volume sodium tiosulfat untuk titrasi blangko (mL) N = konsentrasi sodium tiosulfat yang distandarisasi (N) m = massa sampel (g) 4. Bilangan iod ( AOCS Official Method Cd 1-25 2003) Bilangan iod adalah ukuran ketidakjenuhan lemak dan minyak yang diekspresikan dengan jumlah miligram iodin yang diserap oleh satu gram sampel. Sekitar 10 g sampel dimasukkan ke dalam erlenmeyer tertutup. Selanjutnya ditambah 15 mL kloroform dan 25 mL larutan Wijs. Larutan disimpan di tempat gelap selama 30 menit, kemudian ditambah 20 mL KI 10% dan 100 mL aquades. Larutan dititrasi dengan larutan sodium tisosulfat 0.1 N menggunakan indikator pati sampai larutan menjadi jernih (warna biru hilang). Dilakukan hal yang sama untuk blanko (tanpa contoh). Bilangan iod dihitung menggunakan rumus: Bilangan iod (mg/g) =

12.69 x N x (V3 x V4 ) m

Keterangan : N = Normalitas larutan standar sodium tiosulfat 0.1N V3 = Volume larutan sodium tiosulfat 0.1N blanko V4 = Volume larutan sodium tiosulfat 0.1N sampel m = Bobot contoh (gram) 12.69- Berat atom iod/10 5. Analisa komposisi asam lemak dengan kromatografi gas (AOCS Official Method Ce 2-66 2003) Tahap derivatisasi dilakukan dengan cara mempersiapkan sebanyak 100 ± 2 mg sampel dalam tabung reaksi, kemudian ditambahkan larutan standar internal (asam margarat, C17) sebanyak 1 mL. Campuran kemudian ditambahkan 2 mL NaOH metanolik 0.5N, kemudian tabung dihembuskan dengan gas N2 selama 15 detik, ditutup rapat, dikocok, dan dipanaskan 80°C selama 5 menit. Selanjutnya tabung didinginkan, ke dalam campuran ditambahkan BF3-metanol (14% b/v) sebanyak 2 mL lalu hembuskan kembali gas N2. Tabung kembali dipanaskan pada suhu 80°C selama 30 menit dan didinginkan di bawah air mengalir hingga suhu mencapai suhu ruang.

21 Ditambahkan 1.5 mL heksan ke dalam tabung dan divorteks. Setelah itu ditambahkan 3 mL NaCl jenuh dengan segera, lalu dikocok, diamkan sampai terbentuk dua lapisan. Lapisan atas diambil dengan pipet dan dimasukkan ke dalam vial yang telah berisi Na2SO4 anhidrous. Persiapan standar asam lemak dilakukan dengan cara memasukkan 10 mL heksan ke dalam ampul standar asam lemak 100 mg. Dipipet 0.5 mL dari larutan standar dan dimasukkan ke dalam vial. Larutan kemudian ditambahkan 0.5 mL heksan dan siap diinjeksikan ke dalam GC. Larutan dari tahap derivatisasi diinjeksikan 1 µL ke dalam GC dengan menggunakan syringe. Suhu injektor dan suhu detektor diset 250°C dan 260°C. Gas helium dialirkan sebagai gas pembawa serta gas hidrogen dan udara sebagai gas pembakar dan pendukung juga dialirkan. Set suhu kolom pada suhu 120°C (ditahan 6 menit), kemudian suhu dinaikkan dengan laju 3°C hingga suhu kolom mencapai 260°C (ditahan selam 25 menit). Kromatogram dicetak dari masing-masing asam lemak yang dianalisis (waktu retensi daripelarut dan puncak asam lemak, juga luas area dari tiap asam lemak). Larutan dari tahap persiapan standar asam lemak juga diinjeksikan dengan proses analisis ini. Identifikasi asam lemak dilakukan dengan cara membandingkan waktu retensi asam lemak standar FAME dengan sampel. Jumlah asam lemak (g asam lemak/100 g minyak) dihitung menggunakan rumus : Jumlah asam lemak (g asam lemak/100 g minyak) = Area asam lemak A mg SI × RF × × 100 area SI mg sampel Nilai respond factor (RF) tiap asam lemak dihitung dari kromatogram standar eksternal FAME. RF asam lemak A = Area SI Konsentrasi asam lemak A dari standar × Konsentrasi SI Area asam lemak A dari standar 6. Analisa komposisi gliserida MAG dengan kromatografi gas (Modifikasi AOCS Official Method Cd 11b-91 2003) Sampel ditimbang teliti kurang lebih 0.025-0,0255 g dimasukkan dalam vial kemudian ditambahkan 10 µL tetrahydrofuran dan 50 µL N-methyl-Ntrimethylsilyl-trifluoroacetamid , tutup tabung reaksi vorteks dengan kecepatan 2400 rpm selama 90 detik, masukkan ke dalam ruang gelap selama 10 menit. Tambahkan 2 mL heptan, vorteks kembali dengan kecepatan 2000 rpm selama 30 detik. Tutup bagian luar tabung dengan parafilm. Diamkan sampel kurang lebih 30 menit sebelum diinjek, agar bereaksi terlebih dahulu. Sampel siap diinjeksikan ke dalam GC sebanyak 1 µL. Kromatografi gas yang digunakan dilengkapi dengan split injeksi atau kolom injeksi dan FID dengan operasi sebagai berikut: suhu kolom awal 50 oC dinaikkan menjadi 180 oC dengan

22 kenaikan 15 oC/ menit kemudian dinaikkan lagi menjadi 230 oC dengan kenaikan 7 oC/menit dan dinaikkan lagi menjadi 380 oC, suhu detektor 390 o C, suhu injektor 390 oC, kecepatan gas pembawa 0.7 ml N2/menit, kecepatan aliran udara 450 ml/menit dan volume injeksi 1 μl. 7. Analisa solid fat content (IUPAC Method 2.150 1987) Penentuan solid fat content (SFC) menggunakan Bruker Minispec PC 100 NMR Analyzer. Sebelum analisis, sampel dilelehkan terlebih dahulu pada suhu 80°C. Sampel dimasukkan ke dalam tabung NMR dengan menggunakan pipet tetes sebanyak 2.5 mL (setinggi dry block), lalu dipanaskan pada suhu 60°C selama 30 menit pada alat pemanas kering. Setelah itu sampel disimpan pada suhu 0°C selama 90 menit. Setelah itu sampel diinkubasi pada suhu 5, 10, 15, 20, 25, 30, 35 dan 40°C selama 30 menit. Setelah inkubasi, sampel siap dianalisis. Kalibrasi NMR menggunakan standar SFC 0%, 31.5% dan 72.9%.

Fully Hydrogenated Palm Kernel Oil (FHPKO)

Pemanasan minyak hingga mencapai suhu 100°C

FHPKO cair

Gliserol 1:2.3

Homogenisasi dan pemanasan campuran

Campuran substrat homogen

Larutan NaOH 1 % (v/b)

Reaksi gliserolisis Suhu 160˚C selama 240 menit

Penghembusan gas N2 dilakukan setiap 60 menit Pendinginan secara cepat hingga suhu ± 70°C Netralisasi dengan penambahan asam sitrat 0.05% (b/b) dilakukan selama 10 menit Pemisahan gliserol berlebih

23

Gambar 3 Diagram alir proses pembuatan MDAG dengan metode gliserolisis pada rasio mol substrat 1:2.3, waktu reaksi 240 menit dan suhu 160˚C 8. Analisa differential scanning calorimetry (Modifikasi AOCS Official Method Cj 1-94 2003) Sampel ditimbang sebanyak 5 ± 0.200 mg dimasukkan ke dalam pan alumunium yang ditutup hermetis. Siapkan pan alumunium kosong sebagai pembanding dan ditutup rapat. Analisis sifat termal sampel dilakukan pada range suhu -50°C-80°C. Kurva eksotermik (kristalisasi) diperoleh dengan menahan sampel uji pada suhu 80 °C selama 5 menit, yang dilanjutkan dengan pendinginan ke suhu -50 °C pada laju pendinginan 5 °C/menit, sedangkan untuk memperoleh kurva endotermik (pelelehan), sampel uji ditahan pada suhu -50 °C selama 5 menit dan kemudian dipanaskan ke suhu 80 °C pada laju pemanasan 5 °C/menit. Melalui analisis ini dapat diperoleh kurva kristalisasi dan pelelehan sampel, serta dapat ditentukan suhu kristalisasi (Tc), suhu pelelehan (Tm) dan nilai entalpi (ΔH). Tc ditentukan pada kurva kristalisasi berdasarkan suhu puncak ketika mulai terjadi pelepasan energi, sedangkan ΔH kristalisasi ditentukan berdasarkan besaran energi yang dilepaskan oleh sampel pada saat kristalisasi terjadi atau daerah di atas kurva. Tm ditentukan pada kurva pelelehan berdasarkan suhu puncak ketika penyerapan energi terjadi, sedangkan ΔH pelelehan ditentukan berdasarkan besaran energi yang diserap oleh sampel pada saat pelelehan terjadi atau daerah di bawah kurva (Gambar 4).

24

Ekso ΔH

Aliran panas

ΔH

Endo

Suhu

Gambar 4 Kurva differential scanning calorimetry (DSC), Tc (suhu kristalisasi), Tm (suhu pelelehan), dan ΔH (entalpi) 9. Profil Triasilgliserol ( AOCS Official Method Ce 5b-89 2003) Persiapan sampel dilakukan dengan cara melarutkan sampel ke dalam pelarut aseton sehingga didapatkan larutan 5% (b/v). Larutan sampel diinjeksikan 20 µL ke dalam HPLC dengan menggunakan syringe HPLC yang digunakan memiliki tipe pompa isokratik dengan laju aliran fase bergerak yang terdiri dari aseton: asetonitril (85:15 v/v). Kolom yang digunakan adalah dua kolom C-18 yang dipasang seri. 20µL larutan sampel diinjeksikan ke dalam kolom, laju aliran yang digunakan adalah 1 mL/menit. Rekam waktu retensi dari pelarut dan puncak trigliserida, juga persentase dari tiap trigliserida. Larutan dari tahap persiapan standar trigliserida juga diinjeksikan dengan parameter proses analisis ini. Perhitungan persentase trigliserida menunjukkan luas area TG per luas area TG yang teridentifikasi, perhitungannya mengikuti perhitungan rumus berikut ini : Ti =

[Luas area puncak TG] × 100% Jumlah luas area

10. Penentuan titik leleh (Slip Melting Point) (AOCS Official Method Cc 3-25 2003) Titik leleh didefinisikan sebagai suhu dimana sampel menjadi cair dengan sempurna. Sampel yang telah dilelehkan dimasukan ke dalam tabung kapiler (3 buah) setinggi 1 cm. Selanjutnya di simpan dalam refrigerator pada suhu 4-10oC selama 16 jam. Ikatkan tabung kapiler pada termometer dan masukkan termometer tersebut ke dalam gelas piala 600 ml berisi air destilata (sekitar 300 ml). Atur suhu air dalam gelas piala pada suhu 8-10oC di bawah titik leleh sampel dan suhu air dipanaskan pelan-pelan (dengan kenaikan suhu 0.5-1.0oC/menit) dengan pengadukan (magnetic stirrer). Pemanasan dilanjutkan dan suhu diamati dari saat sampel meleleh sampai sampel naik

25 pada tanda batas atas. Titik leleh dihitung berdasarkan rata-rata suhu dari ketiga sampel yang diamati. 11. Bilangan asam (AOCS Official Method Te 1a-64 2003) Sampel di timbang ke dalam erlenmeyer sebanyak 5 gram dan tambahkan 75-100 mL alkohol netral. Tambahkan 0.5 mL indikator fenolftalein dan titrasi secara cepat dengan larutan NaOH 0.1 N . Titrasi larutan sampai munculnya warna pink permanen pertama. Warna harus dapat bertahan sekitar 30 detik. Bilangan asam dihitung dengan menggunakan rumus perhitungan : Bilangan asam (mg KOH/g asam lemak) =

mL NaOH x N x 56.10 Berat sampel (g)

Keterangan : N = normalitas larutan NaOH

4 HASIL DAN PEMBAHASAN

Karakterisasi Bahan Baku FHPKO Karakteristik bahan baku FHPKO yang diamati pada penelitian ini meliputi kadar air, kadar asam lemak bebas, bilangan iod, bilangan peroksida, SMP, komposisi asam lemak dan profil TAG. Tahap ini bertujuan untuk menggambarkan mutu bahan baku FHPKO yang digunakan terhadap karakteristik produk MDAG yang akan dihasilkan. Kadar air bahan baku FHPKO yang digunakan memiliki nilai yang rendah yaitu sebesar 0.02% (b/b), kadar air yang tinggi dapat menginaktifkan katalis yang digunakan selama proses sintesis dan membantu pembentukan asam lemak bebas melalui proses hidrolisis. Parameter penting lainnya adalah kadar asam lemak bebas, bahan baku FHPKO memiliki kadar asam lemak bebas sebesar 0.02% (b/b), kandungan asam lemak bebas yang rendah menunjukkan bahwa bahan baku yang digunakan tidak mudah mengalami kerusakan akibat oksidasi, hal ini disebabkan oleh kandungan asam lemak tidak jenuh yang rendah pada bahan baku FHPKO. Bilangan peroksida bahan baku FHPKO menunjukkan nilai sebesar 0.00 meq O2/Kg. Menurut Rousseau dan Marangoni (2002), kandungan asam lemak bebas dan peroksida lemak atau minyak yang akan digunakan untuk reaksi interesterifikasi masing masing harus di bawah 0.1% dan 1%, jika berlebih dapat menginaktivasi katalis tertentu. Bilangan iod bahan baku FHPKO menunjukkan nilai sebesar 0.12 mg/g minyak. Semakin tinggi nilai bilangan iod maka semakin banyak ikatan rangkap yang diadisi dan semakin tinggi derajat ketidakjenuhan lemak/minyak (Kusnandar 2011). Nilai SMP bahan baku FHPKO adalah sebesar 35-37 °C. Nilai SMP ini berhubungan dengan kandungan asam lemak dalam bahan baku, setiap asam lemak memiliki titik leleh spesifik. FHPKO merupakan campuran dari berbagai asam lemak yang tersusun menjadi TAG. Karakteristik fisik dan kimia bahan baku FHPKO dapat dilihat pada Tabel 10.

26

Tabel 10 Karakteristik fisik dan kimia bahan baku FHPKO Parameter Hasil Analisis Kadar air (%) 0.02 ± 0.00 Asam Lemak Bebas (%) 0.02 ± 0.00 Bilangan Iod (mg/g) 0.12 ± 0.00 Bilangan Peroksida (meq O2/ Kg) 0.00 ± 0.00 Slip Melting Point (°C) 35-37 Sifat fisik, kimia dan fungsional minyak dan lemak ditentukan pula oleh komposisi fraksi asilgliserol, komposisi asam lemak dan profil TAG penyusunnya. Menurut Tan dan Man (2000), secara umum semua minyak dan lemak terdiri dari campuran 96-99% TAG, yang merupakan ester dari gliserol dan asam lemak. Hasil analisis komposisi fraksi asilgliserol pada FHPKO memperlihatkan bahwa bahan baku mengandung 100% TAG yang didominasi oleh asam lemak jenuh (saturated fatty acids, SFA) sebesar 94.83±2.36 g/100 g dengan komposisi utama SFA dalam bahan baku adalah asam laurat (C12:0) yaitu sebesar 45.69±1.19 g/100 g, sedangkan kandungan asam lemak tidak jenuh tunggal (monounsaturated fatty acids, MUFA) sebesar 0.16±0.01 g/100 g dan asam lemak tidak jenuh jamak (polyunsaturated fatty acids, PUFA) sebesar 0.03±0.01 g/100 g (Tabel 11). Komposisi asam lemak tidak jenuh yang rendah pada bahan baku FHPKO menyebabkan bahan baku lebih stabil sehingga sedikit peluang terjadinya oksidasi. Kromatogram komposisi asam lemak bahan baku FHPKO dapat dilihat pada Gambar 5. Data lengkap hasil analisis karakteristik fisik dan kimia bahan baku FHPKO dapat dilihat pada Lampiran 1. Profil TAG hasil analisis pada Tabel 12 menunjukkan komposisi TAG utama pada bahan baku FHPKO adalah LaLaLa, LaLaM dan LaMM, masingmasing sebesar 22.09, 16.94 dan 16.94%. Nilai equivalent carbon number (ECN) adalah nilai dari jumlah ketiga atom karbon yang menyusun TAG dikurangi dua kali jumlah ikatan rangkap penyusun TAG tersebut (Lisa et al. 2007). Nilai ini digunakan untuk menentukan urutan jenis TAG yang melewati kolom dalam analisis HPLC, dimana jenis TAG dengan nilai ECN lebih kecil keluar melewati kolom terlebih dahulu. Identifikasi TAG pada sampel bahan baku FHPKO diperoleh berdasarkan waktu retensi standar TAG yaitu standar RBDPKO (Lampiran 2). Kromatrogram profil TAG bahan baku FHPKO dapat dilihat pada Gambar 6 dan data lengkap hasil analisis komposisi TAG dapat dilihat pada Lampiran 3. Analisis kandungan asam lemak dan identifikasi komposisi TAG bahan baku ini dilakukan berkaitan dengan karakteristik leleh dari produk MDAG yang dihasilkan serta penentuan jumlah rasio mol substrat yang akan digunakan pada sintesis produk MDAG. Tabel 11 Komposisi asam lemak bahan baku FHPKO Asam Lemak C8:0 C10:0 C12:0 C13:0

g/100 g minyak 4.94±0.00 3.23±0.06 45.69±1.19 -

% asam lemak dari total asam lemak 5.18±0.13 3.39±0.02 47.92±0.08 -

27 C14:0 C15:0 C16:0 C17:0 C18:0 C20:0 C22:0 Total SFA C14:1 C16:1 C18:1 trans C18:1 cis C20:1 C22:1 Total MUFA C18:2 C18:3 Total PUFA Unknown FA Total Area

14.42±0.40 7.55±0.20

15.13±0.04 7.91±0.02

18.76±0.51 0.21±0.01 0.03±0.00 94.83±2.36 0.16±0.01 0.16±0.01 0.02±0.00 0.01±0.00 0.03±0.01 0.32±0.00 95.34±2.36

19.68±0.07 0.22±0.00 0.03±0.00 99.47±0.01 0.17±0.01 0.17±0.01 0.02±0.00 0.01±0.00 0.03±0.01 0.33±0.01 100.00±0.00

Res pon dete ktor

Waktu retensi (menit)

Gambar 5 Kromatogram komposisi asam lemak bahan baku FHPKO Tabel 12 Profil TAG bahan baku FHPKO

28 Jenis TAG

ECNa

CpLaLa CaLaLa LaLaLa LaLaM LaMM/LaLaP LMM/LaOM LMO/LaOP MOP POO PPP PPS PSS TAG Lainnya

32.0 34.0 36.0 38.0 40.0 41.3/41.4 42.7/43.4 45.5 46.8 48.0 50.0 52.0

Komposisi trigliserida (%luas area) 6.45 8.65 22.09 16.94 9.81 9.02 6.59 5.10 5.93 2.60 2.58 2.95 1.31

Sumber : aNoor Lida et al. 2002

Gambar 6 Kromatogram profil TAG bahan baku FHPKO Sintesis MDAG dengan Metode Gliserolisis Tahap awal proses sintesis mengacu pada penelitian terdahulu (Affandi 2011) yaitu mereaksikan FHPKO dan gliserol sebanyak 150 gram menggunakan katalis NaOH sebanyak 0.5%, rasio mol substrat 1:2.3, suhu reaksi 180˚C selama 180 menit, namun produk yang dihasilkan berbau gosong dan berwarna kehitaman, sehingga tidak dilakukan pengukuran komposisi fraksi asilgliserol, menurut Hui (1996) warna dan rasa yang tidak diinginkan pada produk monogliserida disebabkan oleh dekomposisi TAG pada suhu tinggi. Solusi yang dilakukan adalah menurunkan suhu reaksi menjadi 160˚C dan memperpanjang

29 waktu reaksi menjadi 240 menit. Kondisi reaksi sintesis MDAG tersebut digunakan pada rasio mol substrat 1:1.0, 1:1.5, 1:2.3, 1:5.0 dan 1:7.0. Hasilnya menunjukkan bahwa semakin banyak gliserol yang direaksikan dengan FHPKO berpengaruh terhadap komposisi fraksi asilgliserol yang terbentuk pada produk MDAG. Kenaikan persentase MAG terjadi pada saat produk MDAG dengan rasio mol substrat 1:1.0 dinaikkan menjadi 1:1.5, tetapi persentase MAG semakin menurun ketika sejumlah gliserol dinaikkan kembali. Hal ini sejalan dengan penelitian yang telah dilakukan oleh Chepattananondh dan Tongurai (2008) dan Fischer (1998) yang menyatakan bahwa ketika gliserol dalam jumlah yang lebih besar direaksikan dengan lemak/minyak, produk yang dihasilkan akan mengandung monogliserida yang lebih tinggi, namun pada rasio yang terlalu tinggi akan kehilangan gliserol yang tidak bereaksi dalam jumlah yang besar. Persentase MAG yang paling banyak terbentuk adalah produk MDAG dengan rasio mol substrat 1:1.5 yaitu sebesar 44.02%, DAG sebesar 20,94% dan TAG 35.04% (Gambar 7). Fraksi asilgliserol produk MDAG pada rasio mol 1:7.0 menghasilkan persentase MAG yang sangat kecil, artinya reaksi antara TAG dalam FHPKO dengan gliserol pada suhu dan waktu reaksi tersebut tidak maksimal.

Fraksi asilgliserol (%)

100

96.96

95.11

80 61.09

60 44.02

40

39.67 34.73 25.60

35.04 20.94

20

23.93 14.98 2.21 2.68

1.90 1.14

0 1:1.0

1:1.5

1:2.3

1:5.0

1:7.0

Rasio mol substrat (FHPKO : gliserol) MAG

DAG

TAG

Gambar 7 Persentase fraksi asilgliserol MDAG berdasarkan perbedaan rasio mol substrat pada suhu 160˚C selama 240 menit dengan katalis 0.5 % Perubahan kondisi reaksi juga dilakukan terhadap jumlah katalis NaOH yang ditambahkan untuk mempercepat reaksi gliserolisis. Penambahan katalis memungkinkan reaksi gliserolisis dapat berlangsung pada suhu yang tidak terlalu tinggi dan waktu pemanasan yang tidak terlalu lama. Rasio mol substrat yang digunakan adalah 1 :1.5 dan 1:2.3 pada suhu reaksi 160˚C dan waktu 240 menit. Hasilnya menunjukkan bahwa peningkatan jumlah katalis NaOH dari 0.5% menjadi 1.0% merubah persentase fraksi asilgliserol produk MDAG. Produk MDAG dengan rasio mol substrat 1:1.5 mengalami peningkatan persentase MAG

30 sebesar 3.70% dari 44.02% menjadi 47.72% dan penurunan persentase TAG sebesar 6.14% dari 35.04% menjadi 28.90%, sedangkan produk MDAG dengan rasio mol substrat 1:2.3 mengalami peningkatan persentase MAG sebesar 23.09% dari 23.93% menjadi 47.02% dan penurunan persentase TAG sebesar 26.07% (Gambar 8). Jumlah katalis yang ditambahkan sebesar 1% berpengaruh terhadap fraksi asilgliserol produk MDAG dengan rasio mol substrat 1:2.3, hal ini ditandai dengan terjadinya peningkatan persentase MAG dan penurunan persentase TAG yang lebih besar dibandingkan pada produk MDAG dengan rasio mol substrat 1:1.5, sehingga untuk proses sintesis selanjutnya digunakan katalis NaOH sebesar 1%. Data lengkap hasil analisis fraksi asilgliserol produk MDAG dengan perbedaan rasio mol substrat dan konsentrasi katalis dapat dilihat pada Lampiran 4. 100

Fraksi asilgliserol (%)

80 61.10

60

47.72

44.02

40

47.02

35.04

35.03 28.90 23.93

20.94

20

23.38 17.95

14.97

0 1:1.5

1:2.3

1:1.5

1:2.3

0.5

1.0 MAG

DAG

Rasio mol substrat (FHPKO : gliserol)

Katalis NaOH (%)

TAG

Gambar 8 Persentase fraksi asilgliserol MDAG berdasarkan perbedaan jumlah katalis yang ditambahkan dan rasio mol substrat pada suhu 160˚C selama 240 menit Tahap sintesis MDAG skala laboratorium dilakukan dengan mereaksikan substrat (FHPKO:gliserol) sebanyak 150 gram pada perbandingan rasio mol substrat 1:1.5 dan 1:2.3 sebanyak dua kali ulangan, waktu reaksi yang digunakan adalah 180 dan 240 menit, suhu 160°C dan katalis NaOH 1%. Hasil analisis parameter mutu komposisi fraksi asligliserol menunjukkan bahwa proses sintesis dengan waktu reaksi 180 menit memberikan persentase fraksi MAG yang lebih kecil dibandingkan waktu reaksi 240 menit pada produk MDAG yang dihasilkan. Produk MDAG dengan rasio mol substrat 1:2.3 mengalami peningkatan persentase MAG dari 22.23% menjadi 46.73% lebih tinggi nilainya dibandingkan peningkatan persentase MAG pada rasio mol substrat 1:1.5 selama waktu reaksi dengan nilai peningkatan persentase sebesar 10%. Proses sintesis MDAG dengan waktu reaksi 240 menit pada rasio mol substrat 1:2.3 memiliki fraksi MAG lebih

31 tinggi dibandingkan fraksi MAG pada produk dengan rasio mol substrat 1:1.5 (Gambar 9). Data lengkap hasil analisis dapat dilihat pada Lampiran 5. Proses gliserolisis juga memberikan pengaruh terhadap persentase DAG produk MDAG yang dihasilkan, peningkatan persentase fraksi DAG akan seiring dengan penurunan persentase fraksi TAG. Penambahan waktu reaksi dari 180 menit menjadi 240 menit meningkatkan persentase fraksi DAG pada kedua produk MDAG dengan rasio mol substrat berbeda. Proses gliserolisis dikatakan berhasil jika konsentrasi TAG dalam produk hasil reaksi rendah. Menurut Cheng et al. (2005), MDAG secara umum berisi campuran dari 40-48% MAG, 30-40% DAG, 5-10% TAG, 0.2-9% FA dan 4-8% gliserol. Persentase fraksi TAG pada penelitian ini memiliki nilai yang tinggi hal ini dapat disebabkan oleh komposisi TAG dan asam lemak pada bahan baku FHPKO yang beragam, sehingga dengan kondisi reaksi yang dilakukan tidak semua asam lemak dapat terlepas dan bereaksi dengan gliserol. Peningkatan waktu reaksi gliserolisis pada produk MDAG dengan rasio mol substrat 1:2.3 memberikan pengaruh terhadap penurunan persentase fraksi TAG yang dihasilkan sebesar 28.30% dibandingkan dengan produk MDAG dengan rasio mol substrat 1:1.5 yang mengalami penurunan sebesar 14.45%. 100

Fraksi asilgliserol (%)

80 63.82a

60 45.05b

40

46.73a

46.02a

36.02b

35.52c 30.60d

22.23c

23.38a

20

18.93b

17.75b 13.94c

0 180

240

180

1:1.5

240 1:2.3

MAG

Waktu reaksi (menit) Rasio mol substrat (FHPKO:gliserol)

DAG

Gambar 9 Persentase fraksi asilgliserol MDAG berdasarkan perbedaan waktu reaksi dan rasio mol substrat pada suhu 160˚C dengan katalis 1% Keterangan : Sampel dengan nilai subset yang sama pada masing-masing atribut menunjukkan tidak berbeda nyata pada taraf signifikansi p = 0.05

Hasil uji ANOVA menunjukkan bahwa waktu reaksi memberi pengaruh yang nyata pada taraf signifikansi p=0.05 terhadap komposisi fraksi asilgliserol pada 4 produk MDAG yang diujikan, uji lanjut Duncan dilakukan untuk menunjukkan bahwa fraksi MAG yang dimiliki oleh MDAG dengan rasio substrat 1:1.5 selama 180 menit berbeda nyata dengan MDAG lainnya, sedangkan produk MDAG dengan rasio substrat 1:1.5 dan 1:2.3 pada waktu reaksi 240 menit memiliki komposisi fraksi MAG yang tidak berbeda nyata. Uji lanjut Duncan

32 untuk komposisi fraksi DAG pada MDAG dengan rasio 1:1.5 selama 180 menit dan MDAG dengan rasio 1:2.3 selama 240 menit menunjukkan tidak berbeda nyata. Perbedaan yang nyata terdapat pada komposisi fraksi DAG pada MDAG dengan rasio substrat 1:1.5 selama 240 menit terhadap MDAG dengan rasio substrat lainnya, sedangkan hasil uji lanjut Duncan untuk komposisi fraksi TAG ke empat produk MDAG menunjukkan hasil yang berbeda nyata (Lampiran 6). Gambar 10 menunjukkan kromatogram komposisi fraksi asilgliserol pada salah satu produk MDAG yang dihasilkan dari proses sintesis dengan bahan baku FHPKO. Produk MDAG mengandung komponen fraksi asilgliserol yang dapat diketahui dengan melakukan perbandingan kromatogram produk, kromatogram bahan baku dan kromatogram acuan berdasarkan waktu retensi. Kromatogram hasil analisis menunjukkan bahwa peak fraksi MAG akan muncul pada kisaran waktu retensi antara menit ke- 10 hingga menit ke-17, sedangkan peak fraksi DAG muncul pada kisaran waktu retensi menit ke-17 hingga menit ke-19 dan peak fraksi TAG muncul pada menit ke-19 hingga menit ke-24. Hasil analisis GC mengenai perubahan komposisi fraksi asilgliserol selama proses gliserolisis dapat dilihat pada Lampiran 7. pA

400 Respon area

4.133 MAG 11.258

300

200

DAG

12.922

100

8.437

14.713

9.738

16.263

10.998

TAG

18.077

20.230 20.550 19.571 18.660 17.973 21.159 19.499 20.851 19.145 18.572 19.883 21.463 21.780 22.124 19.06719.942 17.319

16.401

0 5

10

15

20

25

Waktu retensi (menit)

Gambar 10 Kromatogram komposisi fraksi asilgliserol MDAG hasil reaksi gliserolisis dengan rasio mol substrat 1:2.3, suhu reaksi 160°C selama 240 menit. Karakterisasi Produk MDAG Karakteristik kimia yang diamati adalah kadar asam lemak bebas, terbentuknya asam lemak bebas pada proses gliserolisis tidak dapat dihindari, karena selama proses gliserolisis terjadi pelepasan gugus asil asam lemak pada minyak. Kadar asam lemak bebas pada produk MDAG yang dihasilkan dari reaksi gliserolisis ini cukup tinggi, produk dengan rasio mol substrat 1:2.3 dan waktu reaksi selama 180 menit memiliki kadar asam lemak bebas yang paling tinggi yaitu sebesar 2.69% (Gambar 11). Asam lemak bebas dengan kandungan yang cukup tinggi dapat disebabkan oleh keberadaan air yang terdapat dalam

33 larutan NaOH yang digunakan sebagai katalis sehingga memicu terjadinya hidrolisis, selain itu menurut Chetpattananondh dan Tongurai (2008) penurunan suhu bahan yang terlalu lama dapat menurunkan kadar MAG dan meningkatkan kadar asam lemak bebas, karena proses pendinginan yang terlalu lama dapat menyebabkan terjadinya reaksi balik pada proses gliserolisis. Peningkatan waktu reaksi gliserolisis menurunkan kadar asam lemak bebas pada kedua produk MDAG dengan rasio mol berbeda, hal ini dapat disebabkan pada waktu reaksi 180 menit gugus asil asam lemak yang terdapat dalam minyak belum sepenuhnya bereaksi dengan gliserol, sehingga ketika waktu reaksi diperpanjang memberi kesempatan pada sebagian asam lemak yang terlepas tersebut untuk bereaksi dengan gliserol. Hasil uji ANOVA menunjukkan bahwa waktu reaksi memberikan pengaruh yang nyata pada taraf signifikansi p=0.05 terhadap kadar asam lemak bebas MDAG, sehingga perlu dilakukan uji lanjut Duncan yang menunjukkan bahwa kadar asam lemak bebas pada keempat produk MDAG berbeda nyata. Data hasil analisis kadar asam lemak bebas dan uji ANOVA dapat dilihat pada Lampiran 8. 3

2.69a 2.44b

2.40c

Kadar ALB (%)

2.14d

2

1

0 180

240

180

240

Waktu reaksi (menit) Rasio mol substrat (FHPKO:gliserol)

Gambar 11 Kadar asam lemak bebas produk MDAG Keterangan : Sampel dengan nilai subset yang sama pada masing-masing atribut menunjukkan tidak berbeda nyata pada taraf signifikansi p = 0.05

Karakteristik fisik produk MDAG yang diamati adalah nilai SFC menggunakan NMR. Nilai SFC merupakan karakteristik sifat fisik penting yang menjelaskan jumlah fraksi padatan dalam minyak/lemak pada suhu masingmasing yang mempengaruhi sifat fisik seperti kemampuan oles, konsistensi, stabilitas, pengaruh sifat sensori, oleh karena itu SFC secara luas digunakan untuk menggambarkan dan memahami aplikasi dan sifat makanan serta perilaku dalam penyimpanan yang berbeda, pengolahan dan kondisi mengkonsumsi (Augusto et al. 2012), misalnya SFC dari lemak pada suhu 5˚C menentukan kemampuan penyebarannya pada suhu refrigerator. SFC pada suhu 25˚C terkait dengan stabilitas terhadap oil-off pada suhu ruang, dan suhu 35˚C menentukan kesan dalam mulut (Saberi et al. 2011). Pengukuran nilai SFC dilakukan juga

34 terhadap sampel CB untuk melihat perbedaan profil leleh dengan produk MDAG yang dihasilkan. Menurut Augusto et al. (2012) pengaruh suhu terhadap SFC lemak digambarkan melalui karakteristik berbentuk kurva S dengan dua nilai asimtot, pada suhu rendah SFC cenderung memiliki asimtot maksimum, sedangkan pada suhu tinggi nilai SFC cenderung mencapai asimtot minimal dengan nilai 0%, karena tidak ada padatan lemak yang teramati, seperti yang terlihat pada profil SFC dari produk MDAG, FHPKO dan CB pada Gambar 12. 100

SFC (%)

80

60

40

20

0 0

5

10

-20

15

20

25

30

35

40

45

50

Suhu (˚C)

FHPKO

Cocoa Butter

MDAG 1:1.5,180 Menit

MDAG 1:1.5, 240 menit

MDAG 1:2.3, 180 menit

MDAG 1:2.3, 240 menit

Gambar 12 Profil solid fat content FHPKO, Cocoa Butter dan produk MDAG Nilai SFC dari bahan baku FHPKO sebesar 95.56% pada suhu 5 ˚C, 32.97% pada suhu 30 ˚C dan terjadi penurunan yang tajam hingga 9.82% ketika suhu dinaikkan menjadi 35 ˚C, hal ini menunjukkan bahwa TAG dalam FHPKO meleleh pada suhu antara 30-35 ˚C. Proses gliserolisis pada sintesis MDAG dengan bahan baku FHPKO berpengaruh terhadap penurunan nilai SFC dari MDAG yang dihasilkan. Grafik SFC MDAG terlihat mengalami penurunan nilai SFC yang lebih halus dibandingkan dengan CB dan FHPKO yang cenderung tajam. Nilai SFC CB mengalami penurunan yang tajam diantara suhu 15-30 ˚C yang menunjukkan kisaran suhu leleh pada CB dan meleleh sempurna pada suhu 30-40 ˚C. Produk MDAG dengan rasio mol substrat 1:1.5 pada waktu reaksi 180 menit dan 240 menit memiliki nilai SFC 90.31% dan 89.41% pada suhu 5°C dan mulai mengalami penurunan tajam dari suhu 20 ˚C hingga suhu 30 ˚C yang menunjukkan bahwa TAG pada produk meleleh diantara suhu tersebut. Produk MDAG dengan rasio mol substrat 1:2.3 pada waktu reaksi 180 menit memiliki nilai SFC 73.57% dan 11.24% pada suhu 20 ˚C dan 30 ˚C yang menunjukkan kisaran suhu produk meleleh, sedangkan produk MDAG dengan rasio mol substrat 1:2.3 pada waktu reaksi 240 menit memiliki nilai SFC yang lebih rendah pada suhu 5-15 ˚C dan nilai SFC yang lebih tinggi pada suhu 25-40 ˚C dibandingkan produk MDAG lainnya, pada suhu 20-35˚C produk MDAG ini

35 memiliki nilai SFC diatas nilai SFC MDAG lainnya dan CB, TAG yang terdapat pada produk MDAG ini meleleh pada kisaran suhu 25-30 ˚C (Gambar 12). Hasil analisis nilai SFC dapat dilihat pada Lampiran 9. Sifat fisik minyak atau lemak lainnya adalah yang berkaitan dengan perubahan fase dari padatan menjadi cairan dan cairan menjadi padatan atau disebut sebagai sifat pelelehan dan kristalisasi. Kedua sifat ini dapat diukur menggunakan alat DSC. Reaksi gliserolisis merupakan salah satu cara memodifikasi komposisi campuran minyak yang dapat mengubah profil DSC minyak dan lemak yang dihasikan, sehingga pengukuran sifat termal pada produk MDAG menjadi penting untuk mengetahui perubahan yang terjadi selama proses gliserolisis. Tabel 13 Suhu transisi bahan baku FHPKO, CB dan produk MDAG menggunakan differential scanning calorimetry Kurva

Sampel FHPKO Cocoa Butter MDAG 1:1.5 180 menit Kristalisasi MDAG 1:1.5 240 menit MDAG 1:2.3 180 menit MDAG 1:2.3 240 menit FHPKO Cocoa Butter MDAG 1:1.5 180 menit Pelelehan MDAG 1:1.5 240 menit MDAG 1:2.3 180 menit MDAG 1:2.3 240 menit

Suhu Transisi (˚C) 1 2 3 23.25 15.08 14.45 12.27 24.52 20.51 24.29 23.42 20.34 7.92 25.72 21.30 28.54 32.96 19.97 28.63 33.17 24.19 30.81 24.35 29.96 27.13 30.63

ΔH (J/g) 1 2 3.96 64.86 4.85 28.41 6.35 9.68 22.21 4.01 8.63 4.62 10.32 -91.72 -65.97 -81.54 -73.68 -80.10 -70.55

3

4.48

Keterangan : nilai tersebut merupakan nilai rata-rata dari dua kali pengukuran

Hasil analisis sifat termal menunjukkan bahwa proses gliserolisis mempengaruhi sifat kristalisasi dan pelelehan pada produk MDAG. Proses kristalisasi dipengaruhi oleh laju pendinginan, posisi dan besarnya sampel melepaskan energi (eksotermik) juga tergantung dari laju pendinginan (Tan dan Man 2002). Hasil analisis termal terhadap sifat kristalisasi bahan baku FHPKO, CB dan MDAG menunjukkan terbentuknya 2 suhu transisi yang dapat disebabkan oleh kristalisasi komponen TAG pada masing-masing sampel. Suhu kristalisasi FHPKO terjadi pada 23.25 ˚C dan 15.08 ˚C dengan ΔH kristalisasi 3.96 J/g dan 64.86 J/g, peak eksotermik yang tumpang tindih pada kurva kristalisasi pada Gambar 13 disebabkan oleh kristalisasi dari TAG utama dalam bahan baku yaitu CaLaLa, LaLaLa, LaLaM, LaMM, LMM yang mendominasi hampir 62.47% dari TAG bahan baku (Tabel 12). Hasil tersebut sejalan dengan penelitian analisis DSC yang dilakukan oleh Tan dan Man (2002) terhadap sampel palm kernel oil (PKO) yang menyatakan bahwa peak eksotermik yang tumpang tindih dapat disebabkan kristalisasi dari lima komponen TAG utama dalam PKO. Suhu kristalisasi CB terjadi pada 14.45 ˚C dan 12.27 ˚C dengan ΔH kristalisasi 4.85 J/g dan 28.41 J/g. CB memiliki komposisi TAG sederhana yang terdiri dari

36 monounsaturated TAG dengan komposisi utama POS, SOS dan POP yang terdapat lebih dari 75% dari total jumlah TAG (Loisel et al. 1998; Lonchampt dan Hartel 2004; Quast et al. 2013), sehingga CB memiliki perilaku termal dan struktur yang sama dengan senyawa murni. Produk MDAG hasil penelitian ini lebih cepat membentuk kristal pada suhu yang lebih tinggi dibandingkan dengan bahan baku FHPKO dan CB, jika dikaitkan dengan profil SFC hal ini dapat diakibatkan oleh pembentukan kristal padatan produk MDAG yang terjadi lebih cepat dibandingkan bahan baku FHPKO dan CB, selain itu suhu kristalisasi yang lebih tinggi juga mengindikasikan banyaknya komponen yang mudah mencair pada produk MDAG dibandingkan dengan bahan baku FHPKO sehingga kristalisasi berjalan lebih cepat. Zhang et al. (2013) menyatakan bahwa semakin tinggi komponen yang mudah mencair dalam suatu bahan maka kristalisasi akan terjadi lebih cepat. Produk MDAG dengan rasio mol 1 :1.5 pada waktu reaksi 180 dan 240 menit memiliki suhu transisi kristalisasi yang sama yaitu pada suhu 24 ˚C, namun produk dengan rasio mol 1:1.5 dengan waktu 240 menit memiliki satu peak eksotermik dan entalpi yang lebih besar untuk melepaskan energi, hal ini dapat disebabkan oleh laju pendinginan yang terlalu tinggi sehingga kurva kristalisasi yang dihasilkan lebih lebar dan menghasilkan satu peak eksotermik yang diakibatkan oleh ko-kristalisasi dari TAG dalam produk (Gambar 13). Penelitian yang dilakukan Tan dan Man (2002) mengenai perilaku minyak selama proses pendinginan menyatakan bahwa pada umumnya sampel mengkristal pada laju pendinginan yang lambat sehingga memberikan lebih banyak waktu untuk memungkinkan interaksi antar TAG yang mengindikasikan kristalisasi lengkap dari berbagai TAG dalam minyak untuk membentuk kristal pada rentang suhu yang sempit, sehingga dihasilkan satu peak eksotermik. Terbentuknya satu peak eksotermis mengindikasikan terjadinya ko-kristalisasi. Ko-kristalisasi terdiri dari TAG dengan struktur kimia identik yang terlibat, kemungkinan karena homogenitas komponen TAG dalam minyak. Waktu reaksi gliserolisis berpengaruh pada pembentukan peak eksotermik pada produk MDAG yang dihasilkan. Semakin tinggi waktu reaksi terdapat kehilangan peak eksotermik pada suhu kristalisasi yang lebih rendah, seperti yang terlihat pada produk MDAG dengan rasio mol substrat 1:1.5 dengan waktu reaksi 180 menit terdapat dua suhu transisi ketika waktu reaksi ditambah menjadi 240 menit hanya terdapat satu peak eksotermik dengan suhu kristalisasi yang lebih tinggi, begitupula dengan produk MDAG dengan rasio mol substrat 1:2.3 waktu reaksi 180 menit memiliki tiga peak eksotermik dan ketika waktu reaksi ditambahkan menjadi 240 menit mengalami kehilangan satu peak eksotermik dengan suhu yang lebih rendah yang dapat diakibatkan terjadinya ko-kristalisasi karena homogenitas komponen TAG dalam produk MDAG. Produk MDAG dengan rasio mol 1:2.3 selama 240 menit waktu reaksi membentuk kristal lebih cepat dibandingkan produk MDAG lainnya yaitu terjadi pada suhu 25.72˚C. Hasil analisis sifat pelelehan terhadap bahan baku FHPKO dan produk MDAG menunjukkan bahwa proses gliserolisis tidak mengubah jumlah suhu transisi pelelehan (Tabel 13), daerah penyerapan energi (endotermik) yang terbentuk pada produk MDAG terdiri dari dataran tinggi dengan sepasang shoulder peak, sedangkan bahan baku FHPKO memiliki peak endotermik yang tumpang tindih (Gambar 14). Peak endotermik yang tumpang tindih pada bahan

37 baku FHPKO dapat disebabkan karena melelehnya dua atau lebih struktur TAG secara bersamaan. Laju pemanasan merupakan faktor yang mempengaruhi ketajaman peak endotermik pada sampel minyak dari hasil analisis DSC (Tan dan Man 2002).

Tc : suhu kristalisasi

Gambar 13 Kurva kristalisasi differential scanning calorimetry dari FHPKO, CB dan produk MDAG Tc

Tc

Tc2 Tc2Tc2

1

TcTcTc

1

1

1 1

Tc2

Tc2 Tc 1

Pe nd in gi na n

Ekso

38

Pe ma nas an

Endo

Tm : suhu pelelehan

Gambar 14 Kurva pelelehan differential scanning calorimetry dari FHPKO, CB dan produk MDAG TmTm Tm

Tm

1

1

Tm 1

1

1

Saat sampel minyak dipanaskan dalam DSC, sampel minyak sering menunjukkan beberapa peak endotermik pada beberapa suhu tergantung komposisi minyak yang digunakan (Cecile et al. 2012), hal tersebut terlihat pada bahan baku FHPKO yang memiliki suhu pelelehan 28.54 ˚C dan 32.96 ˚C dengan ΔH pelelehan -91.72 J/g, sedangkan produk MDAG memiliki suhu dan ΔH Tm Tm pelelehan yang bervariasi antara 23 Tm ˚C hingga 35 ˚C (Tabel 13). Hasil ini sesuai TmTm 1 Tm 22 dengan hasil analisis nilai 2SFC untuk memperkirakan kisaran suhu leleh dari 2 2 produk MDAG. Analisis sifat pelelehan pada sampel CB menunjukkan terbentuknya satu suhu pelelehan yaitu pada suhu 19.97 ˚C dengan ΔH pelelehan sebesar -65.97 J/g (Gambar 14). Suhu dan entalpi pelelehan MDAG dan FHPKO lebih tinggi dibandingkan dengan CB karena distribusi trisaturated TAG yang lebih besar yaitu LaLaLa, LaLaM dan LaMM, sedangkan CB memiliki distribusi monounsaturated TAG yaitu POS, SOS dan POP. Menurut Tan dan Man (2002), secara umum saturated TAG meleleh pada suhu yang lebih tinggi dibandingkan dengan unsaturated TAG, selain itu derajat kejenuhan yang tinggi pada sampel minyak atau lemak membutuhkan energi yang besar selama proses pelelehan. Data lengkap hasil analisis sifat termal menggunakan DSC dapat dilihat pada Lampiran 10. Sifat termal sampel FHKPO, CB dan produk MDAG dari kurva kristalisasi dan pelelehan hasil analisis DSC dapat dikarakterisasi melalui berbagai suhu transisi. Analisis menggunakan DSC pada penelitian ini tidak memberikan informasi langsung mengenai komposisi kimia dari produk MDAG, namun dapat

39 memberikan informasi mengenai sifat perubahan termodinamika FHPKO dari satu keadaan fisik yang satu ke yang lainnya. Menurut Grimaldi et al. (2001), perubahan sifat termal ini dikaitkan dengan perbedaan komposisi TAG dalam produk. Karakteristik produk MDAG hasil penelitian ini memiliki komposisi fraksi MAG yang lebih rendah, kadar ALB dan bilangan asam yang lebih tinggi dibandingkan dengan MDAG komersial dan regulasi MDAG untuk emulsifier. Umumnya MDAG dapat diproduksi pada tiga tingkatan konsentrasi yaitu yang memiliki kandungan (1) 40-46% alfa monogliserida, (2) minimal 52% alfa monogliserida dan (3) distilat atau 90% monogliserida, dengan kandungan asam lemak bebas 0.2-9% dan gliserol 4-8% (Cheng et al. 2005; O’Brien 2009). Untuk meningkatkan jumlah MAG dan mengurangi kadar ALB dalam produk diperlukan tahapan pemurnian lebih lanjut seperti proses destilasi molekuler menggunakan sistem short part distillation (SPD), proses ini akan menghasilkan produk emulsifier dengan kandungan MAG lebih dari 90%. SPD adalah salah satu alat yang dapat digunakan untuk memisahkan senyawa (sebagai distilat) dengan senyawa lainnya sebagai residu berdasarkan pada perbedaan titik uap senyawa tersebut. Karakteristik produk MDAG, MDAG komersial dan regulasi MDAG dapat dilihat pada Tabel 14. Karakteristik produk MDAG secara lengkap seperti kandungan gliserol bebas, SMP dan bilangan iod sudah dilakukan dan tidak disajikan di dalam tesis karena merupakan bagian dari proses paten.

Tabel 14 Karakteristik produk MDAG, MDAG komersial dan regulasi MDAG MDAG 1:1.5, 180 menit Mono dan diester(%) α-monogliserida (%) Komposisi fraksi MAG (%) DAG (%) TAG (%) Bilangan asam (mg KOH/g) Asam lemak bebas (%) Warna

MDAG 1:1.5, 240 menit

MDAG 1:2.3, 180 menit

MDAG 1:2.3, 240 menit

Distillated Monoglyceride (Rikevita)

EUb

FAO/ WHOb

Min.70 Min 30

28.38±1.54 14.94±0.96 35.53±2.34 6.73±0.00

39.11±0.37 19.87±1.36 26.00±0.96 6.00±0.00

19.38±2.46 12.16±0.63 55.64±3.07 7.54±0.06

38.39±0.60 14.58±0.16 29.18±0.95 6.84±0.00

98.98±0.07

2.40±0.00

2.14±0.00

2.69±0.02

2.44 ± 0.00

0.58±0.01

1.64±0.03

Putih agak Putih agak Putih agak Putih agak Putih gadinga coklat coklat coklat coklat Sumber : aCertificate of Analysis produk komersial dari Rikevita (Malaysia) Sdn Bhd. b Moonen dan Bas (2004)

Uji Kompatibilitas Produk MDAG Dengan Cocoa Butter

Max 6

Max 6

40 Lemak nabati mempunyai sifat fisik dan kimia yang hampir sama dengan CB dan mampu menggantikan sejumlah CB dalam produk cokelat dan confectionery tanpa memberikan pengaruh pada kualitas produk dan pengolahan. Menurut Zaliha dan Norizzah (2012) mempelajari kompatibilitas antara CB dan lemak nabati sangat penting untuk mengetahui bahwa produk cokelat dan confectionary dengan kualitas tinggi dapat diproduksi. Penelitian ini memberikan informasi kompatibilitas campuran CB dengan produk MDAG yang diperoleh dari bahan baku FHPKO. Diagram fase isosolid merupakan salah satu cara yang digunakan untuk memberikan informasi penting mengenai studi kompatibilitas suatu campuran lemak. Diagram fase isosolid hasil penelitian ini menunjukkan plot hubungan antara komposisi persentase CB/MDAG, suhu pengukuran SFC dengan nilai SFC (Gambar 15). Uji kompatibilitas dilakukan terhadap produk MDAG dengan rasio mol substrat 1:1.5 dan 1:2.3 pada waktu reaksi 240 menit dan campurannya dengan CB. Hasilnya menunjukkan bentuk garis eutectic yang digambarkan dengan garis tidak linear terlihat pada area penambahan persentase MDAG lebih dari 80% dibawah suhu 30 ˚C dengan area eutectic yang kuat pada suhu rendah untuk campuran CB/MDAG 1:1.5 selama 240 menit (Gambar 15A), perilaku eutectic terjadi dalam campuran lemak karena perbedaan ukuran molekul dari asam lemak dan bentuk polimorph dari kristal diantara dua jenis lemak serta kehadiran sejumlah residu TAG dengan asam lemak rantai panjang dan sedang (Rodrigues et al. 2007; Himawan et al. 2006; De Martini Soares et al. 2012), hasil yang berbeda ditunjukkan pada campuran CB/MDAG 1:2.3 dengan waktu reaksi 240 menit pada Gambar 15B yang memiliki bentuk garis isosolid yang linear pada berbagai suhu atau bersifat monotectic, artinya campuran dua komponen ini benar-benar sesuai dan dapat larut. Kesesuaian yang dimaksud adalah kemampuan TAG dari campuran CB dan MDAG untuk membentuk kristal secara bersamaan tanpa membentuk perilaku eutectic. Hasil analisis nilai SFC campuran CB dengan produk MDAG dapat dilihat pada Lampiran 11. A 40 35 30

Suhu (oC)

10 25

20 30 40 50 60 70

20 15

80 10 90 5 0

20

40

60

80

100

Komposisi (%) SFC (%)

B 40 35 30

41

Gambar 15. Isosolid phase diagram campuran cocoa butter/MDAG dengan rasio mol substrat 1:1.5, 240 menit (A) dan rasio mol substrat 1:2.3, 240 menit (B) FHPKO merupakan produk turunan PKO yang umumnya digunakan sebagai cocoa butter subtitutes (CBS) dan memiliki kandungan asam laurat tinggi dengan rantai pendek TAG. Sifat fisik CBS yang berasal dari PKO sama dengan CB, tetapi karena ketidaksesuaian kandungan kimia TAG masing-masing lemak maka campuran CB dan CBS dari PKO membentuk efek eutectic (Quast et al. 2013). Hasil penelitian ini memberikan informasi yang berbeda bahwa campuran CB dan produk MDAG dari bahan baku FHPKO dengan rasio mol substrat 1:2.3 selama 240 menit memiliki kesesuaian dengan CB yang ditunjukkan dengan terbentuknya perilaku monotectic pada diagram fase isosolid sehingga memungkinkan untuk diaplikasikan pada produk yang berbasis CB.

5 SIMPULAN DAN SARAN

Simpulan Sintesis mono dan diasilgliserol dengan metode gliserolisis kimia dapat diperoleh dari bahan baku fully hydrogenated palm kernel oil (FHPKO) dengan rasio mol substrat (FHPKO : gliserol) 1:1.5 dan 1:2.3 dan penambahan katalis NaOH 1% pada kondisi suhu reaksi 160 ˚C selama 180 dan 240 menit. Hasil uji ANOVA menunjukkan bahwa waktu reaksi memberi pengaruh yang nyata pada

42 taraf signifikansi p=0.05 terhadap komposisi fraksi asilgliserol dan asam lemak bebas pada 4 produk MDAG yang diujikan. Profil SFC menunjukkan bahwa proses gliserolisis menurunkan nilai SFC produk MDAG yang dihasilkan dengan kisaran titik leleh yang lebih rendah dibandingkan dengan bahan baku FHPKO. Pengukuran sifat termal menggunakan DSC menunjukkan bahwa produk MDAG hasil proses gliserolisis mengalami kristalisasi dan meleleh lebih cepat dibandingkan bahan bakunya. Pengukuran sifat termal produk MDAG tidak memberikan informasi komposisi kimia dari produk MDAG, tetapi hanya memberikan suhu transisi perubahan sifat dari produk MDAG. Karakteristik produk MDAG hasil penelitian ini memiliki komposisi fraksi MAG yang lebih rendah, kadar ALB dan bilangan asam yang lebih tinggi dibandingkan dengan MDAG komersial dan regulasi MDAG untuk emulsifier, sedangkan hasil analisis uji kompatibilitas produk MDAG dengan cocoa butter memberikan informasi bahwa campuran cocoa butter dan produk MDAG dengan rasio mol substrat 1:1.5 selama 240 menit dapat membentuk perilaku eutectic, sedangkan pada campuran produk MDAG dengan rasio mol substrat 1:2.3 selama 240 menit dan cocoa butter menunjukkan tidak adanya perilaku eutectic yang mengindikasikan bahwa produk MDAG memiliki kesesuaian dengan cocoa butter. Saran Perlu kajian lebih lanjut mengenai analisis struktur kimia dan profil asam lemak penyusun MAG, DAG yang diperlukan untuk menjelaskan karakteristik fungsional produk MDAG, selain itu untuk menghasilkan produk MDAG dengan kadar fraksi MAG yang tinggi dan asam lemak bebas yang rendah perlu dilakukan pemurnian lebih lanjut menggunakan destilasi molekuler.

DAFTAR PUSTAKA

Affandi AR. 2007. Sintesis mono dan diasilgliserol dari minyak inti sawit dengan metode gliserolisis. [Skripsi]. Bogor (ID): Institut Pertanian Bogor. Affandi AR. 2011. Studi sintesis mono-diasilgliserol (MDAG) dengan metode gliserolisis skala pilot plant. [Tesis]. Bogor (ID): Institut Pertanian Bogor. Akoh CC. Min DB. 2002. Food Lipids. New York (US): Marcel Dekker, Inc. Ali A. Selamat J. Che Man YB. Suria AM. 2001. Characterization and fat migration of palm kernel stearin as affected by addition of desiccated coconut used as base filling center in dark chocolate. International Journal of Food Science and Nutrition. 52: 251-261. [AOCS] American Oil Chemists’ Society. 2003. Official Methods and Recommended Practices of the AOCS. Ed ke-5. Champaign. Illinois (US): AOCS. Augusto PDE. Soares BMC. Chiu MC. Goncalves LAG. 2012. Modelling the effect of temperature on the lipid solid fat content (SFC). Journal Food Research International. 45:132-135.

43 Bootello MA. Hartel RW. Garces R. Martinez-Force E. Salas JJ. 2012. Evaluation of high oleic-high stearic sunflower hard stearins for cocoa butter equivalent formulation. Journal of Food Chemistry. 134: 1409-1417. Campbell-Timperman K. Choi JH. Jimenes-Flores R. 1996. Mono- and diglycerides prepared by chemical glycerolysis from a butterfat fraction. Journal of Food Science. 60(1):44-48. Cecile C. Nowakowska M. Le Roux GAC. 2012. Thermal properties of the product of palm stearin and linseed oil transesterification. Journal of Chemistry and Chemical Engineering. 6:971-978. Cheng SF. Choo YM. Ma AH. Chuah CH. 2005. Rapid synthesis of palm-based monoacylglycerols. Journal of the American Oil Chemists Society. 82(11): 791-795. Chetpattananondh P. Tongurai C. 2008. Synthesis of high purity monoglycerides from crude glycerol and palm stearin. Songklanakarin Journal of Science and Technology. 30 (4): 515-521. Choo YM. Ma AN. Basiron Y. 1994. New processes for the palm-based industry. Malaysian Oil Science and Technology. 3(1): 26-33. Corley RHV. Tinker PB. 2003. The Oil Palm : Fourth edition. Oxford (GB) : Blackwell Scientific. CODEX Alimentarius Commission. 1999. Codex Standard For Named Vegetable Oils CODEX STAN 210:1-16. De Martini soares FAS. Da silva RC. Hazzan M. Capacla IR. Viccola ER. Maruyama JM. Gioielli LA. 2012. Chemical interesterification of blends of palm stearin, coconut oil, and canola oil: physicochemical Properties. Journal of Agricultural and Food Chemistry. 60 :1461-1469. Fischer W. 1998. Production of High Concentrated Monoglyceride. Lecture given on occasion of the DGF-Symposium in Magdeburg/Germany in October 1998. www.uic-gmbh.de. [5 Agustus 2014]. Galucio CS. Souza RA. Stahl MA. Sbaite P. Benites CI. Maciel MRW. 2011. Physicochemical characterization of monoacylglycerols from sunflower oil. Procedia Food Science. 1:1459-1464. Grimaldi R. Goncalves LAG. Gioielli LA. Simoes IS. 2001. Interactions in interesterified palm and palm kernel oils mixtures. II microscopy and differential scanning calorimetry. Grasas y Aceites. 52(6):363-368. Hasenhuettl GL. 2008. Food Emulsifiers and Their Applications. Hasenhuettl GL. Hartel RW. editor. New York (USA) : Springer Science. Himawan C. Starov VM. Stapley A.G.F. 2006. Thermodynamic and kinetic aspects of fat crystallization. Advances in Colloid and Interface Science. 122: 3−33. http://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/summary/summary.cgi?cid=753 [29 Agustus 2012] Hui YH. 1996. Bailey’s Industrial Oil and Fat Products. 5th Edition. Volume 4. Edible Oil and Fat Products: Processing Technology. New York (US) : J Wiley. Igoe RS dan Hui YH. 1996. Dictionary of Food Ingredient. New York (US) : Champman & Hall. [IUPAC] International Union of Pure and Applied Chemistry. Commission on Oils. Fats and Derivatives. 1987. Standard Methods for Analysis of Oil Fats

44 and Derivatives. 7th ed. And supplements. Paquot C. Haufenne A. editor. Oxford (GB) : Blackwell Scientific. Jin Q. Zhang T. Shan L. Liu Y. Wang X. 2007. Melting and solidification properties of palm kernel oil, tallow, and palm olein blends in the preparation of shortening. Journal of Oil and Fat Industries. 85(1):23-28. Krog NJ. 1990. Food Emulsifier and Their Chemical & Physical Properties Di dalam Larson K. Fribeg SF. editor. Food Emulsion. New York (US): Marcel Dekker. Inc. Lisa M. Lynen F. Holcapek M. Sandra P. 2007. Quantitation of triacylglycerols from plant oils using charged aerosol detection with gradient compensation. Journal of Chromatography A. 1176(1-2):135-142. Loisel C. Keller G. Lecq G. Bourgaux C. Ollivon M. 1998. Phase ransitions and polymorphism of cocoa butter. Journal of American Oil Chemists’ Society. 75(4):425-438. Lonchampt P. Hartel RW. 2004. Fat bloom in chocolate and compound coatings. European Journal of Lipid Science and Technology. 106 (4):241-274. Mulyana R. 2007. Sintesis mono dan diasilgliserol dari minyak kelapa dengan cara gliserolisis kimia. [Skripsi]. Bogor (ID): Institut Pertanian Bogor. Moonen H. Bas H. 2004. Mono-and dyglycerides: Emulifiers in Food Technology. Whitehurst RJ. editor. Oxford (GB): Blackwell Scientific. Noor Lida HMD. Sundram K. Siew WL. Aminah A. Mamot S. 2002. TAG composition and solid fat content of palm oil, sunflower oil and palm kernel olein blends before and after chemical interesterification. Journal of American Oil Chemists’ Society. 79(11):1137-1144. O’Brien RD. 2009. Fats and Oils: Formulating and Processing for Applications.Third Edition. Florida (USA) : CRC Press. Orthoefer FT. 2005. Performance of trans-free vegetable oils in shortenings and deep-fat frying. Lipid Technology. 17(5):101-106. Pantzaris TP. Ahmad MJ. 2001. Properties and utilization of palm kernel oil. Malaysian Palm Oil Board.11-23. Pantazari TP. Ahmad MJ. 2004. Palm Kernel Oil. Palm Oil Processing Technology Report Research Institute of Malaysia. 220. Pantzaris TP. Basiron Y. 2002. Vegetable Oils In Food Technology: Composition. Properties and Uses: The lauric (coconut and palmkernel) oils. Gunstone FD. editor. Oxford (GB) : Blackwell Scientific. Quast LB. Luccas V. Ribeiro APB. Cardoso LP. Kieckbush TG. 2013. Physical properties of tempered mixtures of cocoa butter, CBR and CBS fats. International Journal of Food Science and Technology. 48 : 1579-1588. Ramli N. Said M. Loon NT. 2005. Physicochemical characteristics of binary mixtures of hydrogenated palm kernel oil and goat milk fat. Journal of Food Lipids. 12: 243-260. Rodrigues JN. Torres R. Mancini-Filho J. Gioielli LA. 2007. Physical and chemical properties of milkfat and phytosterol esters blends. Food Research International. 40: 748−755. Rousseau D. Marangoni AG. 2002. Chemical Interesterification of Food Lipids: Theory and Practice: Food Lipids. Akoh CC. Min DB. Editor. New York (US): Marcel Dekker, Inc.

45 Saberi AH. Kee BB. Oi-Ming L. Miskandar MS. 2011. Physico-chemical properties of various palm-based diacylglycerol oils in comparison with their corresponding palm-based oils. Journal Food Chemistry. 127: 10311038. Senanayake SPJN. Shahidi F. 2005. Bailey’s Industrial Oil and Fat Products Sixth Edition :Modification of Fats and Oils via Chemical and Enzymatic Methods. Shahidi F. editor. Hoboken. New Jersey (US) : J Wiley. Tan CP. Man YBC. 2002. Differential scanning calorimetric analysis of palm oil. palm based products and coconut oil: effects of scanning rate variation. Food Chemistry. 76:89-102. Tang TS dan Ho Oh FC. 1994. Characteristics and properties of malaysian palm kernel-based speciality fats. Proceedings of the world conference on lauric oils sources. processing and applications. Thomas H. Applewhite. AOCS Publishing : 89-97. Zaelani A. 2007. Sintesis mono dan diasilgliserol dari refined bleached deodorized palm oil (RBDPO) dengan cara gliserolisis kimia. [Skripsi]. Bogor (ID): Institut Pertanian Bogor. Zaliha O. Norizzah AR. 2012. Physicochemical properties and compatibility study on palm oil products with cocoa butter. Journal of Oil Palm Research. 24 (8):1349-1352. Zang X. Li L. Xie H. Liang Z. Su J. Liu G. Li B. 2013. Comparative analysis of thermal behavior, isothermal crystallization kinetics and polymorphism of palm oil fractions. 2013. Molecules. 18(1): 1036-1052.

46 Lampiran 1a Hasil analisis kadar air bahan baku FHPKO

1 2 3

Berat sampel (g)

Berat cawan (g)

5.0020 5.0086 5.0024

32.8484 31.8699 28.0348

Berat sampel +cawan (g) 37.8493 36.8775 33.0363

Berat Kadar kering air (%) (g) 5.0009 5.0076 5.0015

Kadar air ratarata (%)

SD

0.02

0.00

0.022 0.020 0.018

Lampiran 1b Hasil analisis kadar asam lemak bebas bahan baku FHPKO

1 2 3

Berat Sampel (g) 10.0391 10.0219 10.0473

N NaOH 0.0984 0.0984 0.0984

Volume NaOH (mL) 0.10 0.10 0.10

Kadar ALB (%) 0.0196 0.0196 0.0196

Kadar ALB ratarata (%)

SD

0.02

0.00

Lampiran 1c Hasil analisis bilangan peroksida bahan baku FHPKO

Berat sampel (g) Blanko 1 2 3

5.0070 5.0059 5.0093

N Na2S2O3

0.049 0.049 0.049

Volume Na2S2O3 (mL) 0.10 0.10 0.10 0.10

Bilangan peroksida (meq O2/kg)

Bilangan peroksida rata rata (meq O2/kg)

SD

0.0000 0.0000 0.0000

0.00

0.00

Lampiran 1d Hasil analisis bilangan iod bahan baku FHPKO Berat sampel (g) Blanko 1 2 3

0.5330 0.5238 0.5350

N Na2S2O3

0.1025 0.1025 0.1025

Volume Na2S2O3 (mL) 38.75 38.70 38.70 38.70

Bilangan iod (mg/g)

Bilangan iod ratarata (mg/g)

SD

0.1220 0.1242 0.1216

0.12

0.00

47 Lampiran 1e Hasil analisis pengukuran slip melting point bahan baku FHPKO Sampel FHPKO

Pengukuran 1 2 3

Slip Melting Point (°C) 35.0-35.5 36.0-36.5 36.5-37.0

Slip Melting Point (°C) 35.0-37.0

Lampiran 1f Komposisi asam lemak bahan baku FHPKO

Asam lemak

U1

C8:0 C10:0 C12:0 C13:0 C14:0 C15:0

4.94 3.29 46.71 14.77 -

g/100 g minyak RataU2 SD rata 4.94 4.94 0.00 3.18 3.23 0.06 44.67 45.69 1.19 14.08 14.42 0.40 -

0.07 1.87 2.60 2.74 -

% asam lemak dari total asam lemak RataU1 U2 SD %RSD rata 5.07 5.29 5.18 0.13 2.48 3.37 3.41 3.39 0.02 0.61 47.97 47.88 47.92 0.08 0.17 15.16 15.09 15.13 0.04 0.27 -

C16:0 C17:0

7.72 -

7.37 -

7.55 -

0.20 -

2.66 -

7.93 -

7.90 -

7.91 -

0.02 -

0.21 -

C18:0 C20:0 C22:0

19.20 0.21 0.03

18.32 0.21 0.03

18.76 0.21 0.03

0.51 0.01 0.00

2.72 2.57 2.87

19.72 0.22 0.03

19.63 0.22 0.03

19.68 0.22 0.03

0.07 0.00 0.00

0.37 0.77 1.10

Total SFA

96.87

92.79

94.83

2.36

2.49

99.48

99.46

99.47

0.01

0.01

C14:1 C16:1 C18:1 trans C18:1 cis C20:1 C22:1 Total MUFA C18:2 C18:3 Total PUFA Unknown FA Total area

0.17 -

0.16 -

0.16 -

0.01 -

6.86 -

0.17 -

0.17 -

0.17 -

0.01 -

6.96 -

0.17

0.16

0.16

0.01

6.86

0.17

0.17

0.17

0.01

6.96

0.02 0.01

0.02 0.01

0.02 0.01

0.00 0.00

4.03 1.47

0.02 0.01

0.02 0.01

0.02 0.01

0.00 0.00

2.46 3.64

0.03

0.02

0.03

0.00

2.85

0.03

0.03

0.03

0.00

1.79

0.32

0.32

0.32

0.00

0.47

0.33

0.34

0.33

0.01

2.61

97.38

93.30

95.34

2.36

2.47

100.00

100.00

100.00

0.00

0.00

Keterangan : U1 = ulangan 1 U2 = ulangan 2 SD = standar deviasi RSD = relatif standar deviasi

%RSD

48 Lampiran 2 Hasil identifikasi waktu retensi, jenis TAG dan kromatogram standar RBDPKO Waktu retensi

ECNa

Jenis TAG

Komposisi trigliserida (%luas area)

9.047 9.998 11.065 12.557 13.917 14.408 15.990 16.662 17.830 18.538 19.452 21.702

32.0 30.0 36.0 38.0 39.4 40.0 41.3/41.4 42.0/42.0 42.7/43.4 43.3/43.4 44.0 45.5

CpLaLa CaLaLa LaLaLa LaLaM LaLaO LaLaP/LaMM LMM/LaOM MMM/LaPM LMO/LaOP MPL/LaOP/MMO LaPP/MMP MOP

6.73 9.17 24.08 17.95 6.29 9.34 5.42 4.81 4.01 4.72 2.69 2.28

Keterangan : ECN : Equivalent Carbon Number Cp : Kaprilat (C8:0) P : Palmitat (C16:0) Ca : Kaprat (C10:0) S : Stearat (C18:0) La : Laurat (C12:0) O : Oleat (C18:1) M : Miristat (C14:0) L : Linoleat (C18:2)

49 Lampiran 3 Hasil analisis komposisi trigliserida bahan baku FHPKO Jenis TAG CpLaLa CaLaLa LaLaLa LaLaM LaMM/LaLaP LMM/LaOM LMO/LaOP MOP POO PPP PPS PSS TAG Lainnya Keterangan :

ECN 32.0 34.0 36.0 38.0 40.0 41.3/41.4 42.7/43.4 45.5 46.8 48.0 50.0 52.0

Komposisi Trigliserida (% Luas Area) U1 U2 Rata-rata 6.40 6.49 6.45 8.62 8.68 8.65 22.18 22.00 22.09 17.07 16.81 16.94 9.90 9.71 9.81 9.15 8.90 9.02 6.71 6.46 6.59 5.24 4.97 5.10 6.13 5.72 5.93 2.61 2.58 2.60 2.31 2.85 2.58 2.41 3.49 2.95 1.28 1.34 1.31

ECN : Equivalent Carbon Number Cp : Kaprilat (C8:0) P : Palmitat (C16:0) Ca : Kaprat (C10:0) S : Stearat (C18:0) La : Laurat (C12:0) O : Oleat (C18:1) M : Miristat (C14:0) L : Linoleat (C18:2) Lampiran 4a

Katalis (%)

0.5

Perubahan fraksi asilgliserol MDAG selama reaksi gliserolisis berdasarkan perbedaan rasio mol substrat dengan jumlah katalis NaOH 0.5% Rasio Fraksi Gliserida (%) Suhu Waktu Mol (˚C) (Menit) Substrat MAG DAG TAG 1 35.41 25.60 38.99 1:1.0 2 34.06 25.60 40.34 Rata-rata 34.73 25.60 39.67 1 43.59 20.90 35.51 1:1.5 2 44.44 20.98 34.58 Rata-rata 44.02 20.94 35.04 1 24.34 15.40 60.26 1:2.3 2 160 240 23.52 14.54 61.95 Rata-rata 23.93 14.97 61.10 1 2.11 2.64 95.25 1:5.0 2 2.31 2.72 94.97 Rata-rata 2.21 2.68 95.11 1 1.91 1.06 97.04 2 1:7.0 1.89 1.23 96.88 Rata-rata 1.90 1.14 96.96

50

Lampiran 4b Suhu (˚C)

160

Perubahan fraksi asilgliserol MDAG selama reaksi gliserolisis berdasarkan perbedaan jumlah katalis NaOH yang ditambahkan Rasio Fraksi Gliserida (%) Waktu Katalis Mol (Menit) (%) MAG DAG TAG Substrat 1 43.59 20.90 35.51 1:1.5 2 44.44 20.98 34.58 Rata-rata 44.02 20.94 35.04 0.5 1 24.34 15.40 60.26 1:2.3 2 23.52 14.54 61.95 Rata-rata 23.93 14.97 61.10 240 1 48.09 23.36 28.54 1:1.5 2 47.34 23.41 29.25 Rata-rata 47.72 23.38 28.90 1.0 1 47.55 17.74 34.71 1:2.3 2 46.49 18.16 35.35 Rata-rata 47.02 17.95 35.03

51 Lampiran 5 Perubahan fraksi asilgliserol MDAG selama reaksi gliserolisis berdasarkan perbedaan waktu reaksi dan rasio mol substrat dengan jumlah katalis NaOH 1% dan suhu 160°C Waktu (Menit)

Rasio Mol Substrat

1:1.5

180

1:2.3

1:1.5

240

1:2.3

1.1 1.2 2.1 2.2 Rata-rata SD 1.1 1.2 2.1 2.2 Rata-rata SD 1.1 1.2 2.1 2.2 Rata-rata SD 1.1 1.2 2.1 2.2 Rata-rata SD

Fraksi asilgliserol (%) MAG DAG TAG 33.17 19.87 46.96 39.07 19.09 41.84 36.19 18.46 45.35 35.65 18.30 46.05 36.02 18.93 45.05 2.42 0.71 2.24 23.60 14.24 62.16 25.17 14.50 60.33 18.65 13.74 67.61 21.51 13.29 65.20 22.23 13.94 63.82 2.82 0.54 3.23 45.48 24.76 29.76 46.00 24.65 29.35 46.53 21.96 31.50 46.08 22.13 31.79 46.02 23.38 30.60 0.43 1.54 1.22 47.55 17.74 34.71 46.49 18.16 35.35 46.24 17.72 36.03 46.65 17.38 35.97 46.73 17.75 35.52 0.57 0.32 0.62

52 Lampiran 6 Hasil analisis sidik ragam persentase fraksi asilgliserol MDAG ANOVA Sum of

df

Mean Square

F

Sig.

Squares Between Groups MAG

Within Groups Total Between Groups

DAG

Within Groups Total Between Groups

TAG

Within Groups Total

1571,621

3

523,874

42,978

12

3,582

1614,599

15

181,135

3

60,378

9,795

12

,816

190,930

15

2581,733

3

860,578

51,888

12

4,324

2633,621

15

MAG Duncan Sampel

N

Subset for alpha = 0.05 1

2

3

1:2.3 , 180 Menit

4

1:1.5 , 180 Menit

4

1:1.5 , 240 Menit

4

46,0225

1:2.3 , 240 Menit

4

46,7325

Sig.

22,2325 36,0200

1,000

1,000

Means for groups in homogeneous subsets are displayed. a. Uses Harmonic Mean Sample Size = 4,000.

,605

146,271

,000

73,969

,000

199,024

,000

53 Lampiran 6 Hasil analisis sidik ragam persentase fraksi asilgliserol produk MDAG (lanjutan) DAG Duncan Sampel

N

Subset for alpha = 0.05 1

2

3

1:2.3 , 180 Menit

4

1:2.3 , 240 Menit

4

17,7500

1:1.5 , 180 Menit

4

18,9300

1:1.5 , 240 Menit

4

Sig.

13,9425

23,3750 1,000

,090

1,000

Means for groups in homogeneous subsets are displayed. a. Uses Harmonic Mean Sample Size = 4,000. TAG Duncan Sampel

N

Subset for alpha = 0.05 1

1:1.5 , 240 Menit

4

1:2.3 , 240 Menit

4

1:1.5 , 180 Menit

4

1:2.3 , 180 Menit

4

Sig.

2

3

4

30,6000 35,5150 45,0500 63,8250 1,000

1,000

Means for groups in homogeneous subsets are displayed. a. Uses Harmonic Mean Sample Size = 4,000.

1,000

1,000

pA 300 250 200 150 100 50 0

5

10

15

Keterangan : A. Bahan baku FHPKO B. Rasio mol substrat 1:1.5, 180 menit C. Rasio mol substrat 1:1.5, 240 menit 17.186 17.861 17.969 1.5 8.4 7418.563 18 94 18.9 7 6 19.055 19.43 10 9.486 19 19.8 6.8 207 2 0 .2 0 8 20.472 50.156 20.5 3 1 2 0 .7 7 6 2 1 .0 7 8 .3 22 11 .6 97 18 22.028 22.390

16.06716.218

11.058

400

300

200

19.552 19.927 20.276 2 0 .8 9 1 20.593 2 1 .2 0 0 2 1.5 02 21 .8 24 22.174 22.554 23.003 23.533

100 19.145

pA

15

15

17.963 18.068 18.561 28.650 19.0 5 7 1 9 .136 19.48819.562 19 .8 65 1 9 .9 31 2 0 .2 17 6 2 0 .2 7 5 2 0 .5 3 2 0 9 7 2.5 0 .8 4 0 2 1 .1 4 7 .4 22 11 .7 64 59 22.107

16.385

14.466

12.700

10.812

9.580

8.302

6.925

5 10 FID1 A, (231213\11511.D)

11 66 .0 74 11 .2 11 77 .1 80 05 .3

11.236

10

14.685

12.900

10.976

5

9.719

8.420

7.037

pA 300 250 200 150 100 50 0 4.019

0

4.111

54

Lampiran 7 Hasil analisis GC mengenai perubahan komposisi asilgliserol selama proses gliserolisis

FID1 A, (110713\FHPKO11.D)

20

20

20

A

25

FID1 A, (160913\MG11511.D)

25

min

B

25 min

C

min

5 10 16.263 16.401 17.319 17.97 13 8.077 18.5 7.6 260 18 19 .0 7 1 96 .1 45 19.4 99 1 1 9 .8 8 3 .571 1 9 .9 4 2 2 05 .2 30 2 0 .2 8 5 2 0 .5 0 20.6 0.8 751 2 0 2 1 .1 5 9 2 1 .4 6 3 2 1 .7 8 0 22.124

11.258

10

14.713

12.922

10.998

5

9.738

8.437

7.058

pA 300 250 200 150 100 50 15

15

Keterangan : D. Rasio mol substrat 1:2.3, 180 menit E. Rasio mol substrat 1:2.3, 240 menit 11.222

17.306 17.963 18.066 18.5 16 83 .652 191 .0 5 937 9 .1 .5 11 99 .5 61 32 19.93619.885 2 0 .2 8 2 20.604 20 .8 51 29 1 .1 57 2.7 1.4 5 21 77 22.119 22.490 22.926 23.440

16.24 13 6.378

14.685

12.896

10.980

9.724

8.427

7.046

2 0.2 35 20 .5 53

4.118

pA 300 250 200 150 100 50 0

4.133

55

Lampiran 7 Hasil analisis GC mengenai perubahan komposisi asilgliserol selama proses gliserolisis (lanjutan)

FID1 A, (260913\MG12331.D)

20

20

D

25

FID1 A, (130913\MG12321.D)

25

min

E

min

56 Lampiran 8a Hasil analisis kadar asam lemak bebas MDAG Rasio Waktu Mol (menit) Substrat

Berat Sampel (g)

mL NaoH

ALB (%)

5.0060 5.0027 5.0022 5.0033 5.0015 5.0050 5.0130 5.0137 5.0103 5.0090 5.0066 5.0050

6.10 6.10 6.10 6.80 6.80 6.90 5.45 5.45 5.45 6.20 6.20 6.20

2.3981 2.3997 2.3999 2.6747 2.6757 2.7131 2.1396 2.1393 2.1407 2.4359 2.4371 2.4379

1.1 1.2 1.3 2.1 2.2 2.3 3.1 3.2 3.3 4.1 4.2 4.3

1:1.5 180 1:2.3

1:1.5 240 1:2.3

ALB ratarata (%)

SD

2.40

0.00

2.69

0.02

2.14

0.00

2.44

0.00

Lampiran 8b Hasil analisis sidik ragam kadar asam lemak bebas MDAG ANOVA Sum of Squares

df

Mean Square

Between Groups

,453

3

,151

Within Groups

,001

8

,000

Total

,454

11

F 1253,064

ALB Duncan Sampel

N

Subset for alpha = 0.05 1

1:1.5 , 240 Menit

3

1:1.5 , 180 Menit

3

1:2.3 , 240 Menit

3

1:2.3 , 180 Menit

3

Sig.

2

3

4

2,1399 2,3992 2,4370 2,6878 1,000

1,000

Means for groups in homogeneous subsets are displayed. a. Uses Harmonic Mean Sample Size = 3,000.

1,000

1,000

Sig. ,000

57 Lampiran 9 Hasil analisis nilai solid fat content menggunakan nuclear magnetic resonance Sampel

Ulanga n 1.1 1.2

FHPKO

1.3 Ratarata SD 1.1 1.2

Cocoa Butter

1.3 Ratarata SD 1.1

MDAG 1:1.5,18 0 menit

1.2 1.3 Ratarata SD 1.1

MDAG 1:1.5, 240 menit

1.2 1.3 Ratarata SD 1.1

MDAG 1:2.3, 180 menit

1.2 1.3 Ratarata

5 95.5 2 95.6 1 95.5 6 95.5 6

10 93.1 1 93.1 0 92.2 9 92.8 3

15 89.8 9 89.2 6 87.8 4 89.0 0

Suhu (˚C) 20 25 84.9 72.7 6 7 81.9 69.5 5 4 80.7 70.0 5 4 82.5 70.7 5 8

0.04 93.5 0 93.6 0 93.4 7 93.5 2

0.47 91.4 2 91.4 6 91.4 6 91.4 5

1.05 85.6 9 87.0 6 87.2 4 86.6 6

2.17 60.6 3 65.7 7 65.4 1 63.9 4

0.07 90.3 5 90.3 0 90.3 0 90.3 1 0.03 89.6 4 89.2 5 89.3 5 89.4 1 0.20 91.1 6 90.9 8 90.9 7 91.0 4

0.02 88.0 9 88.1 5 88.2 9 88.1 8 0.10 86.1 0 86.5 8 86.8 5 86.5 1 0.36 90.6 0 90.9 5 90.8 7 90.8 0

0.85 83.0 3 83.2 4 82.8 1 83.0 3 0.21 79.5 9 79.3 6 79.8 1 79.5 9 0.25 85.5 0 85.6 5 86.3 3 85.8 3

2.87 70.3 0 69.6 9 68.8 1 69.6 0 0.75 67.4 5 68.3 6 67.8 2 67.8 8 0.43 73.5 8 73.1 0 74.0 3 73.5 7

30 31.4 8 32.7 2 34.7 1 32.9 7

35 9.10 10.2 7 10.0 9

1.74

1.63

0.63

7.48 11.5 7 11.9 1 10.3 2

1.24

0.10

1.49

0.00

1.31

0.00

1.35

0.03

2.47 44.5 3 45.6 0 44.9 4 45.0 2 0.54 42.7 7 43.7 7 44.3 1 43.6 2 0.65 43.6 8 43.8 4 44.0 7 43.8 6

0.13

0.06

8.95

-4.04

8.28

-4.14

7.78

-4.02

8.33 0.59

-4.07 0.06

3.58

-7.71

5.75

-7.59

4.47

-8.04

4.60 0.89 11.2 4 11.0 3 11.4 4 11.2 4

-7.78 0.22

9.82

-1.34 -0.57 -1.31 -1.07

40 0.9 9 0.4 5 1.0 3 0.8 3 0.3 2 0.0 6 0.1 2 0.1 1 0.1 0 0.0 3

45 0.0 0 0.0 0 0.0 0 0.0 0 0.0 0

58 SD 1.1 MDAG 1:2.3, 240 menit

1.2 1.3 Ratarata SD

Lampiran 10

Sampel

Transisi

FHPKO 2

1 Cocoa Butter 2

MDAG 1:1.5, 240 menit

MDAG 1:2.3, 180

0.18 82.4 9 82.7 1 83.3 5 82.8 5 0.45

0.45 78.3 0 78.0 7 77.3 4 77.9 0 0.50

0.47 69.3 2 68.2 2 69.4 7 69.0 1 0.68

0.19 50.9 6 50.5 5 53.7 5 51.7 5 1.74

0.21 30.0 8 29.5 5 31.1 6 30.2 6 0.82

0.43 7.91 7.14 8.24 7.76 0.57

Hasil analisis sifat termal menggunakan differential scanning calorimetry

1

MDAG 1:1.5,180 menit

0.11 86.1 2 86.0 7 86.3 5 86.1 8 0.15

1

2

1

2 1

1.1 1.2 Rata-rata 2.1 2.2 Rata-rata 1.1 1.2 Rata-rata 2.1 2.2 Rata-rata 1.1 1.2 Rata-rata 2.1 2.2 Rata-rata 1.1 1.2 Rata-rata 1.1 1.2 Rata-rata 1.1 1.2

Suhu Kristalisasi(˚C) 23.82 22.68 23.25 14.68 15.47 15.08 14.33 14.56 14.45 12.14 12.39 12.27 24.72 24.32 24.52 20.73 20.28 20.51 24.00 24.57 24.29

ΔH (J/g) 4.61 3.31 3.96 68.44 61.27 64.86 5.41 4.28 4.85 30.71 26.11 28.41 5.84 6.86 6.35 9.95 9.40 9.68 20.69 23.72 22.21

23.38 23.45

4.42 3.59

Suhu Pelelehan 28.83 28.25 28.54 32.94 32.98 32.96 20.11 19.82 19.97

ΔH (J/g)

27.47 29.78 28.63 33.95 32.38 33.17 24.04 24.33 24.19 30.69 30.93 30.81 25.83 22.86

-78.31 -84.76 -81.54

-92.77 -90.66 -91.72

-73.95 -57.99 -65.97

-70.96 -76.40 -73.68

-83.05 -77.14

59 menit 2

3

MDAG 1:2.3, 240 menit

1

2

Rata-rata 2.1 2.2 Rata-rata 3.1 3.2 Rata-rata 1.1 1.2 Rata-rata 2.1 2.2 Rata-rata

23.42 20.30 20.38 20.34 7.82 8.01 7.92 25.63 25.80 25.72 21.87 20.73 21.30

4.01 10.20 7.06 8.63 5.02 3.93 4.48 4.25 4.99 4.62 10.68 9.95 10.32

24.35 29.81 30.11 29.96

-80.10

28.38 25.87 27.13 30.67 30.59 30.63

-71.14 -69.96 -70.55

Lampiran 11a Hasil analisis nilai solid fat content menggunakan nuclear magnetic resonance untuk melihat compatibility MDAG 1:1.5, 240 menit dengan CB Suhu (˚C) Komposisi CB (%) 5 10 15 20 25 30 35 87.39 83.18 76.90 63.77 38.75 10.10 0.00 0 86.24 78.53 69.10 53.74 32.07 6.74 0.04 5 86.42 80.15 73.38 57.86 34.95 8.16 0.00 10 88.60 82.28 69.98 46.06 24.51 4.58 0.01 30 89.93 84.73 72.27 43.69 18.56 4.03 0.00 50 93.52 91.45 86.66 63.94 10.32 1.35 0.03 100 Keterangan : nilai SFC merupakan nilai rata-rata dari 3 kali pengukuran

40 0.14 0.00 0.20 0.10 0.00 0.10

Lampiran 11b Hasil analisis nilai solid fat content menggunakan nuclear magnetic resonance untuk melihat compatibility MDAG 1:1.5, 240 menit dengan CB Suhu (˚C) Komposisi CB (%) 5 10 15 20 25 30 35 87.18 84.14 79.64 69.20 41.51 13.15 0.09 0 86.84 82.91 77.67 62.15 37.97 11.24 0.06 5 87.20 82.49 75.87 58.51 34.72 9.89 0.14 10 89.20 83.96 75.62 48.55 24.54 5.96 0.28 30 90.30 85.29 75.78 46.33 19.56 4.20 0.18 50 93.52 91.45 86.66 63.94 10.32 1.35 0.03 100 Keterangan : nilai SFC merupakan nilai rata-rata dari 3 kali pengukuran

40 0.08 0.21 0.08 0.44 0.21 0.10

RIWAYAT HIDUP Penulis dilahirkan di Bogor pada tanggal 21 November 1981 sebagai anak ketiga dari pasangan Alan Suharlan Martadiwiria (Alm) dan Eem Kurnia. Pendidikan sarjana ditempuh di Program Studi Teknologi Pangan dan Gizi, Fakultas Teknologi Pertanian IPB, lulus pada tahun 2004. Kesempatan untuk melanjutkan ke program magister pada Program Studi Ilmu Pangan pada Program Pascasarjana IPB diperoleh pada tahun 2011. Penulis bekerja sebagai Asisten peneliti di SEAFAST Center IPB sejak tahun 2007. Selama bekerja di SEAFAST Center IPB penulis terlibat dalam penelitian diantaranya adalah melakukan riset formulasi produk dasar (essential blend) dari STPP-F untuk produsen produk baso sapi restoran dan baso sapi pasar, evaluation of several varieties of soybean on physic-chemistry-functional and sensory properties of tempe, tofu and soymilk, optimasi formulasi dan proses mie kering yang disubstitusi tepung jagung, performances evaluation of USdehydrated potato products as ingredient for doughnut and noodles serta optimasi sintesis monolaurin berbasis sawit untuk farmasetikal. Selama mengikuti program S-2, penulis pernah mengikuti seminar food safety, environtment and forensic analysis dan pelatihan analisis vitamin A. Tesis ini merupakan bagian dari penelitian Mono-Diasilgliserol dan proses pembuatannya yang terdaftar sebagai penerima unggulan berpotensi hak kekayaan intelektual (UBER HKI) tahun 2014 dan dalam tahap proses paten.