KARAKTERISASI MINYAK PUPA SUTERA SEBAGAI ALTERNATIF BAHAN BAKU PEMBUATAN SURFAKTAN BIODEGRADABLE

Transkripsi

1 KARAKTERISASI MINYAK PUPA SUTERA SEBAGAI ALTERNATIF BAHAN BAKU PEMBUATAN SURFAKTAN BIODEGRADABLE Ery Fatarina Purwaningtyas 1), Mega Kasmiyatun 2), MF. Sri Mulyaningsih 3) 1,2,3 Program Studi Teknik Kimia, Fakultas Teknik,Universitas 17 Agustus 1945 (UNTAG) Jl. Pawiyatan Luhur, Bendan Dhuwur, Semarang ABSTRACT Surfactant are used widely in pharmaceutical,, perfumes,, cosmetics, food and beverages. One type of surfactants yielded from palm oil synthesis is mono-di glyceride ( MAG-DAG) which can function as emulsifier. Silkworm pupa is the waste generated by the silk industries in PSA Regaloh Pati, of which the extract has not been maximally exploited. The oil content of these pupa have the potential to be converted to MAG-DAG surfactant. The purpose of this research was to analyse the physical and chemical characteristics of this oil, as well as to identify its chemical components.the research was carried out to extract the oil of the pupa silkworm using a Soxleth apparatus. The oil was obtained by centrifuging the extract at 3000 rpm for 10 min. until the extract became smooth. The results of the physical characterization show that the oil is light brown in color; has a typical pupa smell; the ph 5.82; the viscosity (35 0 C) Cp; and the density gr / ml. Meanwhile the chemical tests prove that the the acid number 12.54%, lathering number mg KOH / g, the FFA 0.42%, the peroxyde number O 2 mg / 100 gr, the iodine number iodine gr / 100 gr, unsaturated fatty acid 36.17%, monoglyseride 20.12%, diglyseride 32.78%, and triglyseride 43.70%.Based on the Gas Chromatography-Mass Spectrometry ( GC-MS ) analysis, it was found that the oil comprises of the following components: palmitic acid - β monoglyseride ; α monopalmitin ; chloride acid palmetic; acid oleic ; chloride acid linoleic, the FTIR result for pupa oil showed wave cm -1 ( C-O ) ; cm -1 (C=O ) and cm -1 ( O-H) The characterization indicates that oil of pupa silkworm may have the potency to be used as MAG-DAG. Further study needs to be carried out to establish whether the oil can economically be feasible. Keywords: mono-digliserida, minyak pupa, pupa sutera, surfaktan. PENDAHULUAN Surfaktan dapat disintesis dari turunan minyak bumi, tetapi limbahnya dapat mencemarkan lingkungan, karena sifatnya yang sukar terdegradasi, selain itu minyak bumi merupakan sumber bahan baku yang tidak dapat diperbarui. Selain minyak bumi, bahan baku surfaktan jenis emulsifier berasal dari minyak nabati, yang bersifat mudah terurai secara biologi (biodegradable) sehingga tidak mencemari lingkungan. ( Minyak-minyak nabati seperti soy bean, minyak matahari, rapeseed, dan lainnya juga bisa dibuat surfaktan.tapi karena produktivitasnya rendah sehingga harganya lebih mahal. ( ). Dewasa ini, sedikitnya ada 13 jenis surfaktan dihasilkan dari minyak sawit, proses produksinya dibuat oleh peneliti LIPI yang telah memiliki paten proses pembuatannya.produk komersial yang dihasilkan antara lain bahan baku pembersih berupa detergent dan pelembut pakaian ;kosmetika yang meliputi sabun,sampo, perawatan kulit,hingga pasta gigi. ( Impor surfaktan dari tahun 2003 sampai tahun 2007 cenderung mengalami kenaikan jika di rata-rata pertumbuhannya sebesar 4,518% per tahun. ( 2014). Data dari demand surfactant yang dikutip dari Global Surfactant Market Juni 2013, mencapai 26,8 juta dollar Amerika dan akan bertambah hingga 3,8% pertahun sehingga akan mencapai 31,2 juta dollar pada 2016 dan 36,1 juta dollar pada 2020 ( ). Akhir-akhir ini masyarakat menjadi selektif untuk memilih produk kebutuhannya dan semakin peduli terhadap lingkungannya. Hal ini didukung kebijakan pemerintah terhadap masalah pencemaran lingkungan. Sehingga produk-produk yang ramah lingkungan menjadi pilihan utama, seperti surfaktan yang banyak digunakan untuk keperluan sehari-hari (Nuryanto, 1997). C-225

2 Ulat sutera selain menghasilkan benang sutera, ternyata masih ada manfaat lain yang belum dikenal masyarakat, antara lain sebagai bahan pembuatan kerupuk ( 2014); susu bubuk berprotein tinggi ( 2014). Pupa sutera yang sudah mati karena proses pengeringan (Gambar 1), selama ini merupakan limbah yang belum tertangani dengan maksimal. Sejauh ini sebagian masyarakat memanfaatkannya sebagai makanan ternak, disamping ada sebagian orang yang mengkonsumsinya, hal ini dikarenakan pupa mengandung banyak vitamin. (Guntoro,2004). Pupa adalah bagian isi dari kokon yang merupakan produk sampingan dari industri pembudidayaan ulat sutera, apabila tidak ditangani dengan baik akan mencemari lingkungan karena bau busuk yang menyengat, mengundang lalat dan belatung, serta dapat mencemari sumber air minum. Bahan baku pembuatan surfaktan yang berbasis minyak hewani dari hasil penelusuran pustaka ternyata belum pernah diteliti dan dikaji, artinya bahwa penelitian tentang karakterisasi minyak pupa sutera sebagai bahan baku pembuatan surfaktan layak dan perlu dilakukan. Salah satu alternatif pembuatan surfaktan untuk bahan makanan yaitu menggunakan minyak nabati atau minyak hewani sebagai bahan bakunya. Surfaktan yang dibuat dari minyak nabati/ hewani bersifat mudah terurai secara biologi (biodegradable) sehingga tidak mencemari lingkungan. Salah satu alternatif pembuatan surfaktan untuk bahan makanan yaitu menggunakan minyak hewani sebagai bahan baku, sejauh ini masih didominasi minyak sawit. Pupa ulat sutera merupakan komoditas kaya protein yang belum dimanfaatkan secara maksimal untuk mendukung konsep zero waste industry, sehingga dibutuhkan alternatif pemanfaatannya. Oleh karena itu diperlukan inovasi aplikatif untuk memanfaatkan pupa ulat sutera yang memiliki karakteristik yang sangat khas.komposisi pupa ulat sutera ditunjukkan pada Tabel 1. Gambar 1. Pupa Ulat Sutera ( Dok.Penelitian, 2014). Tabel 1. Komposisi pupa ulat sutera segar (Miyatani,2008). Pupa Segar Air (%) Abu (%) Lemak (%) Protein (%) KH (%) Berat basah Berat kering Pupa memiliki kandungan asam amino esensial seperti lisin, isoleusin, leusin, valin, threonin, dan kandungan asam amino non esensial seperti glisin, serin, alanin. Pupa banyak mengandung prolin, tirosin, arginin, histidin, dan mengandung sedikit asam glutamat. Pupa juga mengandung mineral esensial Na, K, Ca, dan P ( Miyatani, 2008 ). Pupa juga banyak dimanfaatkan dalam bentuk powder, hal ini disebabkan komposisi pupae powder banyak mengandung protein dan lemak. Pupae powder mengandung 7,18% air, 29,57% lemak, 48,98% protein, 4,65% glikogen, 3,37% kitin, 2,19% abu, dan zat-zat lain seperti vitamin - mineral. Pemanfaatan pupae powder adalah untuk fortifikasi protein untuk produk sup dan saus, bahan tambahan dalam pembuatan roti dan kue (Shawar Khan, 2011). Minyak pupa berwarna kecoklatan transparan (Gambar 2) dan berbau seperti ikan, tidak teremulsi oleh air tetapi larut pada eter, petroleum eter, aseton, isopropanol, xilen, CCI, alkohol absolut, asam asetat glasial, etil asetat, dan n-propanol. Minyak pupa banyak dimanfaatkan dalam produk hair tonic dan sabun. Selain itu minyak pupa juga dapat dihidrogenasi dan dimanfaatkan untuk pembuatan high grade soap dan lilin ( Dimas Sudiyanto, 2013) C-226

3 Gambar 2. Minyak pupa sutera ( Dok.Penelitian,2014) METODE PENELITIAN Penelitian dilakukan menggunakan metode eksperimental yang dilakukan di laboratorium. Pengolahan data menggunakan analisis diskriptif. Alat dan bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah sebagai berikut : 1. Alat terdiri dari : 1) Ekstraktor Soxleth (Gambar 4) ; 2) Gas Chromatography Mass Spechtrometer. ; 3) Fourier Transformer Infra Red (FTIR). 2. Alat pendukung berupa erlen meyer, botol sampel, pipet, timbangan digital, blender. 3. Bahan penelitian terdiri dari : 1) Pupa sutera ; 2) Solvent benzene Gambar 4. Ekstraktor Soxleth ( Dok.penelitian,2014) Adapun tahapan dalam penelitian ini adalah sebagai berikut : PERSIAPAN EKSTRAKSI PUPA SUTERA (ekspeimen) Analisa Minyak Pupa ( GCMS, FTIR, SIFAT FISIKA-KIMIA) KESIMPULAN Gambar 5. Alur Tahapan Penelitian PEMBAHASAN Pengujian proximat pupa sutera kering bertujuan mengetahui komposisi awal bahan baku, utamanya kandungan lemak dari pupa sutera, uji sifat fisika kimia dilakukan untuk mengetahui sifat fisika kimia minyak pupa dibandingkan dengan minyak sawit yang merupakan bahan baku surfaktan pada umumnya. Pengujian menggunakan GCMS dan FTIR bertujuan mengetahui komponen penyusun minyak pupa.dari hasil pengujian proximat pupa sutera kering diperoleh kadar (%) protein 73,39 ; lemak 4,78 ; karbohidrat 12,05 ; abu 6,12 ; air 2,35 ; dan lain-lain 0,77. Hasil analisis proximat pupa kering menunjukkan kadar lemak 4,78% lebih rendah dari kadar proteinnya. Namun demikian perlu dilakukan penelitian apakah minyak pupa sutera yang berasal dari hewan bisa dibuat surfaktan. C-227

4 Berdasarkan data hasil pengujian sifat fisika kimia minyak pupa sutera memberikan hasil seperti terlihat pada Tabel 2. Tabel 2. Sifat Fisis Kimia Minyak Pupa Sutera Parameter Uji Hasil Uji ph 5.82 Viskositas (35 0 ) Densitas Bentuk Warna cp gr/ml Cair Coklat jernih Titik cair C Bilangan Asam 12,54% Bilangan Penyabunan Bilangan Peroksida Bilangan Iod mg KOH / gr mg O 2 /100 gr gr iod / 100 gr FFA 0.42 % Asam Lemak Tak Jenuh % Hasil analisis sifat fisika dan kimia minyak pupa memberikan nilai densitas 0,935 gr/ ml, nilai ini lebih tinggi dari densitas minyak sawit yaitu 0,900 gr/ml ( Ketaren, 1986), Free Fatty Acid (FFA) atau asam lemak bebas minyak pupa 0,42 % sedangkan minyak sawit curah 0,89% ( Purwaningtyas EF, 2009) artinya minyak pupa sutera memiliki kandungan asam lemak bebas lebih rendah dibandingkan minyak sawit. Komposisi asam lemak minyak pupa sutera adalah monogliserida 20,12%, digliserida 32,78%, dan trigliserida 43,70%. Pada penelitian Purwaningtyas EF, 2009 menyatakan bahwa kandungan trigliserida minyak sawit 37,12%, artinya kandungan trigliserida minyak pupa lebih besar dibandingkan minyak sawit. Hal ini menunjukkan adanya kemungkinan minyak pupa bisa dikonversi menjadi surfaktan. Namun perlu analisis lebih lanjut tentang komposisi asam lemak penyusun minyak pupa. Mengingat jenis surfaktan tertentu memiliki karakteristik bahan baku tertentu., salah satu jenis surfaktan yang diproduksi dari minyak adalah mono dan digliserida menggunkan proses gliserolisis ( Negi DS,et all,2007). Analisis khromatogram minyak pupa menunjukkan adanya komponen Palmitic acid β- monogliceride ; ; α-monopalmitin ; Palmitic acic chloride ; Oleic acid ; α-monoolein ; β-monoolein ; linoleic acid chloride. Hasil tersebut menunjukkan adanya asam lemak yang dimungkinkan bisa diubah menjadi surfaktan. Hasil analisis menggunakan GCMS ditunjukkan pada Gambar 6. Hasil analisa minyak pupa menggunakan FTIR ( Gambar 7 ) memberikan hasil sebagai berikut: muncul puncak pada angka gelombang cm -1 yang kemungkinan menunjukkan adanya gugus C-O alkohol/eter/ asam karboksilat/ ester; pada angka gelombang cm -1 yang kemungkinan menunjukkan adanya gugus C=O aldehid/ keton/ asam karboksilat/ ester ; pada angka gelombang cm -1 yang kemungkinan menunjukkan adanya gugus O-H asam karboksilat dengan ikatan hydrogen ; pada angka gelombang cm -1 yang kemungkinan menunjukkan adanya gugus C-H alkena ; pada angka gelombang cm -1 yang kemungkinan menunjukkan adanya gugus C-H cincin aromatik ; pada angka gelombang & cm -1 yang kemungkinan menunjukkan adanya gugus C-H alkana ; pada angka gelombang cm -1 yang kemungkinan menunjukkan adanya gugus C-N amina/ amida. C-228

5 Ery Fatarina , 12-Jun :53:54 Scan EI+ TIC 9.29e9 % Time Gambar 6. Khromatogram minyak pupa sutera ( GCMS). Gambar 7. Spektrum FTIR Minyak Pupua Sutera Munculnya puncak-puncak pada panjang gelombang tersebut, menunjukkan bahwa minyak pupa memiliki gugus penyusun yang bisa berpotensi membentuk surfaktan jenis mono-digliserida. (Daniel, 2011). Sehingga perlu penelitian dan kajian lebih lanjut untuk mengkonversi minyak pupa sutera menjadi surfaktan. KESIMPULAN Dari proses analisa dan pengujian terhadap minyak pupa sutera dapat diambil beberapa kesimpulan sebagai berikut: 1. Hasil analisa proximat memberikan hasil, kadar lemak pupa sutera 4,78 % dan kadar protein 73,93 %. Hal ini menunjukkan kadar minyak yang diperoleh rendah, sehingga tidak ekonomis jika minyak pupa dikonversi menjadi surfaktan. 2. Hasil analisa komposisi minyak pupa sutera menunjukkan kadar trigliserid 43,70 %, lebih tinggi dibandingkan kadar trigliserid minyak sawit curah yaitu 37,12 %. Hal ini memberikan kesimpulan bahwa minyak pupa berpotensi untuk dibuat surfaktan. 3. Berdasarkan analisis menggunakan GCMS menunjukkan adanya komponen: Palmitic acid β- monogliceride ; α-monopalmitin ;Palmitic acic chloride ; Oleic acid ; α-monoolein ; β-monoolein ; linoleic acid chloride. Adanya asam lemak tersebut dimungkinkan bisa diubah menjadi surfaktan. 4. Hasil Uji FTIR muncul puncak pada angka gelombang cm -1 yang kemungkinan menunjukkan adanya gugus C=O aldehid/ keton/ asam karboksilat/ ester ; angka gelombang cm -1 yang kemungkinan menunjukkan adanya gugus O-H asam karboksilat dengan ikatan hydrogen ; angka gelombang cm -1 yang kemungkinan menunjukkan adanya gugus C-O alcohol/eter/ asam karboksilat/ ester. Hal ini memberikan kesimpulan bahwa minyak pupa bisa dikonversi menjadi surfaktan. C-229

6 UCAPAN TERIMA KASIH Terima kasih kepada DITJEN DIKTI yang telah memberikan dana untuk Penelitian Hibah Bersaing, tahun angaran DAFTAR PUSTAKA Anonim, 2013, Protein Tinggi Dari Serangga, 16 September Alton Edward Bailey,Daniel Swern,Marvin W Formo, 2005, Bailey s Industrial Oil and Fats Product, 6 th edition, volume 1, A John Wiley & Sons, Inc., Publication Dimas Sudiyanto, 2013, Inovasi Baru Pengembangan Kerupuk Pupa Ulat Sutera (Bombyx mori) dengan Menggunakan Teknik Deep Frying dan Microwave, dimassudiyanto.blogspot.com/2013/01/pupa-ulat-sutra.html, 20 September Daniel, 2011,Sintesis Surfaktan Digliserida Monogliserida Melalui Gliserolisis Metil Kaprat, Jurnal Kimia Mulawarman, Volume 8 nomor 2, Kimia-Fakultas MIPA Universitas Mulawarman, ISSN: Guntoro,S, 2004, Budidaya Ulat Sutera,edisi 6, Kanisius, Yogyakarta. Holmberg,K; Johnsson, B; Kronberg,B and Lindman, B, 2004, Surfactans and Polymers in Aqueous Solotion, 2 nd edition, John Wiley & Sons Inc. USA. Ketaren,S,1986, Pengantar Teknologi Minyak Dan Lemak Pangan, edisi 1, Universitas Indonesia, Jakarta. Kompas,2006, Teknologi Proses : LIPI Manfaatkan sawit Sebagai Pengganti Petrokimia, 20 September Miyatani,Andrea, 2014, Karakterisasi Profil Sensori Bubuk Pupa Ulat Sutera (Bombyx Mori) dan Aplikasi Bubuk Pupa pada Pembuatan Kerupuk, 20 September Nuryanto E, 1997, Surfaktan yang Ramah Lingkungan dari Minyak Kelapa Sawit, Warta Pusat Penelitian Kelapa Sawit, volume 5 (1), halaman Negi, D.S ; Sobotka, F ; Kimmel, T; Wozny, G and Schomacker, R, 2007, Glycerolysis of Fatty Acid Methyl Esters : 1. Investigations in a Batch Reactor, Journal of American Oil Chemist s Society, Volume 84, Page ( ) Purwaningtyas E.F.,dkk.,2006, Pemanfaatan Limbah Ulat Sutera Sebagai Sumber Protein dan lemak., Penelitian Dosen Muda, DP2M-DIKTI. Purwaningtyas E.F.,.,2009, Pembuatan Surfaktan Polyoxyethylene Mono-digliserida dari Minyak Sawit dengan Proses Gliserolisis dan Etoksilasi : Kajian Parameter Proses, Program Megister Teknik Kimia,UNDIP, Semarang. Shawar Khan, 2011, Memanfaatkan Protein dari Pupa Ulat Sutra Bombyx mori sebagai Bahan Fortifikasi pada Susu Bubuk, PKM, IPB,www. ciputraentrepreneurship.com, 20 September Yang,X ; Huang L;Hu J; dan Li T, (2004), Effects of Silk Worm pupa oil On serum Lipids Anp Platelet Function in Rats, Article in Chinese, Departement of Nutrition And Hygieneis,Tongji Medical College of Hungzhong University of Science And Technology,Wuhan,China September September September September September september C-230