SKRIPSI OPTIMASI FORMULA MIKROENKAPSULAT MINYAK SAWIT MERAH MENGGUNAKAN PEKTIN, GELATIN, DAN MALTODEKSTRIN MELALUI PROSES THIN LAYER DRYING

SKRIPSI

OPTIMASI FORMULA MIKROENKAPSULAT MINYAK SAWIT MERAH MENGGUNAKAN PEKTIN, GELATIN, DAN MALTODEKSTRIN MELALUI PROSES THIN LAYER DRYING

Oleh: KANINTA BRAHMA YUDHA F24103096

2008 DEPARTEMEN ILMU DAN TEKNOLOGI PANGAN FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR

BOGOR INSTITUT PERTANIAN BOGOR FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN OPTIMASI FORMULA MIKROENKAPSULAT MINYAK SAWIT MERAH MENGGUNAKAN PEKTIN, GELATIN, DAN MALTODEKSTRIN MELALUI PROSES THIN LAYER DRYING SKRIPSI Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar SARJANA TEKNOLOGI PERTANIAN pada Departemen Ilmu dan Teknologi Pangan Fakultas Teknologi Pertanian Institut Pertanian Bogor Oleh: KANINTA BRAHMA YUDHA F24103096 Dilahirkan pada tanggal 19 Agustus 1985 di Yogyakarta Tanggal lulus : 28 Desember 2007 Menyetujui, Bogor,

Januari 2008

Prof. Dr. Ir. Tien R. Muchtadi, MS Dosen Pembimbing I

Dr. Ir. Dede R. Adawiyah, MSi Dosen Pembimbing II

Mengetahui,

Dr. Ir. Dahrul Syah Ketua Departemen Ilmu dan Teknologi Pangan

Menyetujui,

Dr. Ir. Feri Kusnandar, MSc Dosen Penguji

Kaninta Brahma Yudha. F24103096. Optimasi Formula Mikroenkapsulat Minyak Sawit Merah Menggunakan Pektin, Gelatin, dan Maltodekstrin Melalui Proses Thin Layer Drying. Dibawah bimbingan : Prof. Dr. Ir. Tien R Muchtadi, MS dan Dr. Ir. Dede R Adawiyah, MSi. RINGKASAN Minyak sawit merupakan salah satu sumber karotenoid (provitamin A) dan tokoferol. Kandungan ß-karotennya sebesar 500-1000 ppm setara dengan 600 IU aktifitas vitamin A. Hasil penelitian terdahulu menunjukkan bahwa pemberian minyak sawit merah sebanyak 4 g per anak per hari dapat mencegah terjadinya defisiensi vitamin A. Pemberian minyak sawit merah sebanyak satu sendok makan per hari dapat menyembuhkan buta senja dalam waktu 2-7 hari dan bercak bitot dalam waktu 30-70 hari. Selain itu, dari hasil penelitian dalam hewan percobaan diungkapkan bahwa konsumsi minyak sawit dapat mengurangi peluang untuk menderita kanker serta penyumbatan pembuluh darah. Karotenoid diketahui mempunyai sifat yang tidak stabil terhadap panas, cahaya dan oksigen, oleh karena itu pemberian minyak sawit merah secara langsung sebagai sumber vitamin A di daerah-daerah mengalami kesulitan. Salah satu usaha yang dapat dilakukan adalah mencegah terjadinya kontak antara minyak sawit merah yang mengandung karotenoid tinggi dengan lingkungan luar yang dapat menurunkan mutu karotenoid. Untuk itu digunakan teknik mikroenkapsulasi agar minyak sawit merah dapat terlindungi. Mikroenkapsulasi merupakan suatu teknik pencampuran bahan atau campuran bahan dengan bahan lain. Bahan yang disalut dapat berupa cairan, padat maupun gas yang dapat disebut sebagi bahan inti atau bahan aktif, sedangkan bahan yang berfungsi sebagai penyalut disebut sebagai dinding atau bahan pembawa. Pengeringan merupakan salah satu proses penting dalam mikroenkapsulasi. Dalam penelitian ini digunakan teknik sederhana Thin layer Dying untuk mengeringkan bahan campuran yang sudah homogen. Sebenarnya teknik yang biasa digunakan untuk proses mikroenkapsulasi yaitu spray drying, tetapi teknik ini menghasilkan rendemen yang rendah dan memerlukan suhu dan tekanan yang tinggi. Tujuan dari penelitian ini adalah mendapatkan kombinasi jenis bahan penyalut (pektin, gelatin, dan maltodekstrin) yang dapat memerangkap dan melindungi karoten minyak sawit merah selama pengolahan dan memiliki karakteristik yang baik sebagai suplemen dan bahan tambahan pangan. Penelitian ini terbagi menjadi tiga tahap yaitu tahap persiapan, penelitian pendahuluan, dan penelitian utama. Tahap persiapan meliputi pengkajian kondisi pengeringan, fraksinasi bertahap pada suhu rendah, serta karakterisasi CPO dan bahan penyalut. Penelitian pendahuluan meliputi proses pembuatan mikroenkapsulat minyak sawit merah serta penentuan kisaran jumlah minyak dan bahan penyalut. Penelitian utama dilakukan untuk merancang formula menggunakan program Design Expert V.7, membuat formula (formulasi), menganalisis setiap respon, mengoptimasi formula mikroenkapsulasi minyak sawit merah dengan menggunakan program Design Expert V.7 dengan respon retensi total karotenoid (%), retensi beta karoten (%), kadar air (%), kelarutan (%) warna mikroenkapsulat (+b), warna larutan (kuning), tingkat kekeringan, kadar

minyak tidak terkapsul (%), dan kadar minyak terkapsul (%), kemudian dilakukan uji coba terhadap satu formula optimum mikroenkapsulat terpilih. Berdasarkan hasil penelitian pendahuluan, rentang jumlah minyak yaitu 40%-60%, rentang jumlah pektin sebesar 8%-24%, rentang jumlah gelatin sebesar 8%-40%, dan rentang jumlah maltodekstrin sebesar 18%-42%. Hasil dari penelitian pendahuluan ini akan digunakan dalam rancangan formula dengan menggunakan program dx7. Berdasarkan analisis formula hasil rancangan Design Expert V.7, diperoleh nilai kadar retensi kadar total karotenoid mikroenkapsulat 33.3277 - 70.7498%, retensi kadar beta karoten 25.4243 - 69.8360%, kadar air 1.9768-5.6681%, kelarutan mikroenkapsulat 71.3208 - 96.7105%, warna mikroenkapsulat 25.8333 31.6067% (+b), warna larutan dengan lovibond 9.000 - 10.200 (kuning), tingkat kekeringan miroenkapsulat berkisar 1 - 3.08 (kering - agak berminyak), kadar minyak tidak terkapsul 16.5195 - 53.3778%, dan kadar minyak terkapsul antara 1.7716 - 7.4943%. Berdasarkan hasil analisis Design Expert V.7, proporsi minyak sawit, pektin, gelatin, dan maltodekstrin berpengaruh secara signifikan pada taraf 5% terhadap respon retensi total karotenoid, retensi beta karoten, kadar air, kelarutan, warna mikroenkapsulat, warna larutan, tingkat kekeringan, kadar minyak tidak terkapsul, dan kadar minyak terkapsul. Model polinomial untuk respon retensi beta karoten, kadar air, dan warna larutan adalah linier. Model polinomial untuk respon kelarutan, kadar minyak tidak terkapsul, dan kadar minyak terkapsul adalah quadratik, sedangkan model polinomial untuk retensi total karotenoid, warna mikroenkapsul, dan tingkat kekeringan adalah spesial kubik. Proses optimasi dengan Design Expert V.7 menghasilkan formula optimum mikroenkapsulat minyak sawit merah dengan komposisi minyak sawit merah sebanyak 55.314%, pektin 18.545%, gelatin 8.142%, dan maltodekstrin 18.000% dengan nilai desirability sebesar 0.654. Hal ini berarti kemampuan formula untuk menghasilkan mikroenkapsulat yang sesuai keinginan (optimum) sebesar 65.40 %. Setelah dilakukan uji coba, formula optimum mikroenkapsulat minyak sawit merah menghasilkan retensi total karotenoid 55.3720%, retensi beta karoten sebesar 52.6972%, kadar air 3.1035%, kelarutan 91.7646%, warna mikroenkapsulat 28.5133 (+b), warna larutan 10.067 (kuning), tingkat kekeringan sebesar 1.36 (kering), kadar minyak tidak terkapsul 38.0331%, dan kadar minyak terkapsul sebesar 7.0848%.

RIWAYAT PENULIS Penulis dilahirkan di Yogyakarta, 19 Agustus 1985 dan merupakan anak pertama dari pasangan Ir. Kamal Yusuf Sitepu dan Heni Kusuma Wardani, Spd. Pendidikan formal ditempuh penulis di SD Negeri Duren 07 Bekasi, SLTP Negeri 11 Bekasi, SMU Negeri 1 Bekasi, dan berhasil masuk Institut Pertanian Bogor (IPB) melalui jalur SPMB (Seleksi Penerimaan mahasiswa Baru). Selama masa kuliah, penulis aktif di berbagai kegiatan intra dan ekstra kampus. Penulis adalah anggota Unit Kegiatan Mahasiswa (UKM) Persekutuan Mahasiswa Kristen (PMK) (2003-2007), anggota tetap KPS (Komisi Pelayanan Siswa) PMK (2004-2007), koordinator dana retreat PMK IPB (2004), bendahara retreat PMK IPB (2005), pengajar tidak tetap di SMP Negeri 11 Bogor (20052006), anggota di Himpunan Mahasiswa Teknologi Pangan IPB (HIMITEPA) (2004-2005), panitia BAUR (2005), kuliah kerja nyata di Desa Sukadamai Bogor (2006), asisten program studi agama Kristen Protestan (2004-2006), asisten Teknologi Pengolahan Pangan (2007), dan asisten Pengembangan Produk Pangan Baru (2007). Penulis mengakhiri masa studi di IPB dengan menyelesaikan skripsi yang berjudul

“Optimasi

Formula

Mikroenkapsulat

Minyak

Sawit

Merah

Menggunakan Pektin, Gelatin, dan Maltodekstrin Melalui Proses Thin Layer Drying” dibawah bimbingan : Prof. Dr. Ir. Tien R Muchtadi, MS dan Dr. Ir. Dede R Adawiyah, MSi. Penelitian ini tergabung dalam RUSNAS (Riset Unggulan Strategis Nasional).

KATA PENGANTAR Puji dan syukur kepada Tuhan Yesus Kristus karena penyelesaian skripsi terjadi bukan atas kekuatan penulis sendiri, melainkan juga atas anugerah kekuatan-Nya. Terima kasih untuk setiap kegagalan dan keberhasilan yang terus menempa keuletan penulis. Selain itu, banyak pihak yang juga telah membantu penulis selama perjalanan hidup dan pelaksanaan tugas akhir. Oleh karena itu, pada kesempatan ini penulis menyampaikan terima kasih yang mendalam kepada: 1. Prof. Dr. Ir. Tien R. Muchtadi, MS sebagai dosen pembimbing akademik yang penuh kasih sayang dan selalu memacu semangat penulis untuk berprestasi dalam hard skill dan soft skill. 2. Dr. Ir. Dede R. Adawiyah, MSi. sebagai dosen pembimbing skripsi, atas ilmu dan motivasi yang diberikan selama penyusunan skripsi. 3. Dr. Ir. Feri Kusnandar, MSc selaku dosen penguji yang telah memberikan banyak masukan berarti demi perbaikan skripsi ini. 4. Seluruh dosen, staf, dan teknisi laboratorium di Departemen Ilmu dan Teknologi Pangan yang telah memperkaya pengetahuan dan memperlancar studi penulis. 5. RUSNAS Industri Hilir Kelapa Sawit, atas bantuan dana yang telah mencukupi penulis dalam pengadaan dana dan penggunaan bahan-bahan selama penelitian. 6. Bapak (alm), Mama, Adik, dan seluruh keluarga atas doa, ketulusan kasih, dan ilmu-ilmu kehidupan yang diberikan sehingga penulis menjadi manusia yang lebih baik. 7. Sylvia Yonathan Gunawan. “AdeQ” atas dorongan semangat dan kasih sayang yang menjadi bekal perjuangan penulis. 8. Stefanus, Meiko, Rial, Aca, Widhi, Teddy atas keberadaannya sehingga penulis dapat berbagi canda tawa dan keluh kesah. Kalian telah memperindah kehidupan penulis selama kuliah. 9. Anak-anak tim sawit (Martin, Her2, Dhani, dan Udjo), terima kasih untuk bantuannya selama ini, tanpa kalian penelitian ini tidak akan selesai.

10. Pak Ade, Mba Yuli Maksi, Mba Yuli LJA, Pak Soenar, Mas Eko, Mba Ani yang telah banyak membantu penulis selama berada di Departemen ITP. 11. Martin dan Yoga. Terima kasih banyak atas bantuan dan pengertiannya selama ini. Penulis bersyukur memiliki kalian sebagai teman sebimbingan. 12. Teman-teman ITP 40 Oboth, Andal, Dion, Lasty, Hendy, Nooy, Agnes, Ina, Tuti, Eko, Fena, Gilang, Tillo, Marto, Sarwo, Tathan, Mardy, Jeng-jeng, dan teman-teman lain yang tidak dapat disebutkan satu persatu juga teman-teman ITP 41 Dyah, Inke, Bima, Ratih, Indra, Nene, Shinta, Ririn, April, dan lainlain. Keunikan pribadi kalian telah mewarnai hari-hari penulis. Demikian pula kepada teman-teman di Wisma Perwira (Hengky, Ferry, Step, Meiko, Martin, dan Aca), penulis akan merindukan hari-hari kebersamaan kita. 13. Pak Gatot, Bu Rubiyah, Pak Wahid, Pak Sidik, Pak Sobirin, Pak Iyas, Pak Nur, Pak Koko, Bu Antin, Mas Edi, Teh Ida, dan Mba Ari selaku laboran yang telah sabar dan telaten membantu dan membimbing penulis melakukan penelitian. 14. Seluruh teman-teman seperjuangan di PMK, KPS, HIMITEPA atas kerja sama, semangat, kritik dan saran yang diberikan sehingga memperkaya kepribadian penulis. 15. Setiap individu dan institusi yang tidak dapat disebutkan satu persatu, atas kesediaannya membantu penulis. Penulis menyadari bahwa masih banyak kekurangan dalam pelaksanaan penelitian dan penyusunan skripsi ini. Oleh karena itu, kritik dan saran yang membangun sangat diharapkan. Penulis berharap agar skripsi ini dapat bermanfaat bagi berbagai pihak dengan berbagai cara.

Bogor, Desember 2007

Penulis

DAFTAR ISI Halaman KATA PENGANTAR....................................................................................

i

DAFTAR ISI .................................................................................................. iii DAFTAR TABEL .......................................................................................... vi DAFTAR GAMBAR...................................................................................... vii DAFTAR LAMPIRAN .................................................................................. ix I.

PENDAHULUAN...................................................................................

1

A. LATAR BELAKANG........................................................................

1

B. TUJUAN............................................................................................

3

II. TINJAUAN PUSTAKA .........................................................................

4

A. MINYAK SAWIT..............................................................................

4

B. MINYAK SAWIT MERAH ...............................................................

6

C. KAROTENOID .................................................................................

7

D. MIKROENKAPSULASI....................................................................

9

E. BAHAN PENYALUT MIKROENKAPSUL...................................... 11 F. PEKTIN ............................................................................................. 13 G. GELATIN .......................................................................................... 15 H. MALTODEKSTRIN .......................................................................... 17 I. KLASIFIKASI TEKNIK MIKROENKAPSULASI............................ 19 J. PENGERINGAN DENGAN THIN LAYER DRYING ......................... 20 K. OPTIMASI......................................................................................... 22 1. Pengertian dan Tujuan Optimasi ..................................................... 22 2. Design Expert V.7........................................................................... 23 III. METODOLOGI PENELITIAN ............................................................ 24 A. BAHAN DAN ALAT ........................................................................ 24 B. METODE PENELITIAN ................................................................... 25

1. Tahap Persiapan............................................................................. 25 a. Pengkajian Kondisi Pengeringan ............................................... 25 b. Fraksinasi Bertahap Pada Suhu Rendah..................................... 25 c. Karakteristik CPO dan Bahan Penyalut ..................................... 26 2. Penelitian Pendahuluan.................................................................. 27 a. Penetapan Proses Pembuatan Mikroenkapsulat Minyak Sawit Merah ....................................................................................... 27 b. Penentuan Kisaran Jumlah Minyak dan Bahan Penyalut............ 28 3. Penelitian Utama............................................................................ 30 a. Perancangan Formula Menggunakan Program Design Expert V7 30 b. Formulasi Mikroenkapsulat....................................................... 30 c. Pengamatan dan Analisis Respon .............................................. 31 d. Optimasi dengan Design Expert V.7 .......................................... 31 C. ANALISIS ......................................................................................... 33 1. Bilangan Iod .................................................................................. 33 2. Penentuan Asam Lemak Bebas Sebagai Asam Palmitat ................. 33 3. Kadar Abu Total ............................................................................ 33 4. Penetapan Rendemen ..................................................................... 34 5. Karotenoid..................................................................................... 34 6. Beta Karoten.................................................................................. 34 7. Kadar Air....................................................................................... 35 8. Kelarutan ....................................................................................... 35 9. Warna Mikroenkapsulat................................................................. 36 10. Warna Larutan ............................................................................... 36 11. Tingkat Kekeringan ....................................................................... 36 12. Kadar Lemak Tidak Terkapsulkan ................................................. 37 13. Kadar Minyak dalam Mikrokapsul................................................. 37 IV. HASIL DAN PEMBAHASAN ............................................................... 39 A. TAHAP PERSIAPAN ........................................................................ 39 1. Pengkajian Kondisi Pengeringan.................................................... 39 2. Fraksinasi Bertahap Pada Suhu Rendah.......................................... 40 3. Karakterisasi CPO dan Bahan Penyalut.......................................... 42