BAB II TINJAUAN PUSTAKA. Lipida adalah senyawa organik yang terdapat di dalam makhluk hidup yang

Transkripsi

1 BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Lemak Lipida adalah senyawa organik yang terdapat di dalam makhluk hidup yang tidak larut di dalam air tetapi larut di dalam pelarut non-polar seperti heksan, dietileter. Komponen utama lipida adalah lemak, lebih 95% lipida adalah lemak. Lemak adalah triester asam lemak dan gliserol. Nama kimia dari lipida adalah triasilgliserol (TAG). Nama lain yang sering digunakan adalah trigliserida dan struktur kimia lemak dapat dilihat pada Gambar 2.1 (McKee dan McKee, 2003). H H C α O C O (CH 2 ) 14 CH3...(α ) palmitat atau posisi sn-1 O H C β O C (CH 2 ) 16 CH 3...(β) stearat atau posisi sn-2 O H C α O C (CH 2 ) 14 CH 3...(α ) palmitat atau posisi sn-3 H 1,3 dipamitoil, 2 stearoil gliserol Gambar 2.1 Struktur kimia lipida (triasilgliserol) (Sumber: O Keefe, 2002; Berry, 2009) O Keterangan: R C disebut dengan gugus asil, yang mengikat molekul gliserol dengan 3 asam lemak. Contoh: palmitat, stearat, oleat disebut trigliserida maka struktur kimia tersebut dinamakan palmitoil/ stearoil/oleoil. sn: stereospesific numbering Lemak dapat dibagi berdasarkan komposisi asam lemak yang dikandungnya yaitu lemak jenuh dan lemak tak jenuh. Lemak jenuh adalah lemak yang mengandung asam lemak jenuh lebih dari 60%, sedangkan lemak tak jenuh mengandung asam lemak tak jenuh diatas 60%. Biasanya lemak nabati adalah lemak tak jenuh dan cair xxii

2 pada suhu kamar sehingga disebut minyak kecuali minyak kelapa dan minyak inti sawit karena banyak mengandung asam lemak rantai sedang. Sebaliknya, lemak hewani termasuk lemak jenuh dan berwujud padat pada suhu kamar dan disebut sebagai lemak kecuali minyak ikan karena mengandung banyak asam lemak tak jenuh (McKee dan McKee, 2003). Sebagai bagian dari makanan, minyak dan lemak mempunyai fungsi nutrisi dan peranan fungsional. Berdasarkan segi ilmu gizi, lemak dan minyak mempunyai lima fungsi yakni, sebagai (1) bahan pembentuk struktur sel, (2) sumber asam lemak esensial untuk manusia, (3) pelarut vitamin A, D, E dan K, (4) mengontrol lipida dan lipoprotein serum dan (5) sumber energi. Minyak dan lemak komponen pangan yang paling banyak mengandung energi sebesar 9 kalori per gram, sedangkan protein dan karbohidrat mengandung energi kira-kira setengahnya. Lemak juga membantu penyerapan vitamin yang larut di dalam lemak; vitamin A, D, E dan K. Beberapa asam lemak berfungsi sebagai bahan baku untuk mensintesis prostaglandin yang mengatur berbagai fungsi fisiologis. Lemak sangat vital untuk pertumbuhan dan perkembangan pada manusia (Silalahi, 2006). Disamping berbagai fungsi nutrisi, sebagai komponen bahan makanan, minyak dan lemak memiliki peran fungsional yang penting dan sebagai pemberi citarasa dalam produk makanan. Lemak berperan dalam penampilan makanan, rasa enak, konsistensi atau tekstur, lubrikasi makanan dan meningkatkan rasa kenyang sesudah makan. Lemak juga dapat membawa aroma dari senyawa yang larut dalam lemak (Silalahi, 2006). Sifat kimia, fisika dan biokimia (metabolisme dan sifat aterogenik) dari suatu lemak ditentukan oleh komposisi dan posisi (sn-1, sn-2 dan sn-3) asam lemak yang teresterkan di dalam molekul lemak (triasilgliserol). Walaupun minyak A dan B xxiii

3 memiliki komposisi asam lemak yang sama belum tentu memiliki sifat aterogenik yang sama. Perbedaan sifat ini terjadi karena metabolismenya dan cara mempengaruhi kadar lipoprotein kolesterol dalam darah berbeda (Bruckner, 2008; Silalahi dan Nurbaya, 2011). Komposisi dan posisi asam palmitat menentukan perbedaan sifat dari struktur lemak seperti yang terlihat pada Tabel 2.1. di bawah ini: Tabel 2.1 Distribusi posisi asam lemak (mol %) dalam molekul TAG dari minyak kelapa sawit dan lemak sapi Minyak dan TAG dan Asam lemak Lemak Posisi sn Palmitat Sterarat Oleat Linoleat Kelapa Sawit (POP,POO, POL) TAG Sn-1 Sn-2 Sn trace Sapi (POO,POP,PSO) TAG Sn-1 Sn-2 Sn Keterangan: sn=posisi stereospecific numbering; P=palmitat; O=oleat; S=stearat; L=linoleat; B=butirat; C=kaprat; ( )=TAG dominan (Silalahi, 2000; Berry, 2009). Pada minyak dan lemak nabati, asam lemak jenuh kebanyakan terdapat pada posisi luar sn-1 dan sn-3 dan asam lemak tak jenuh pada sn-2. Sebaliknya pada lemak hewani asam lemak jenuh menempati posisi sn-2 dengan proporsi yang besar (Silalahi, 2000; Berry, 2009) Asam Lemak dan Posisi Asam Lemak Asam lemak adalah asam monokarboksilat rantai lurus tanpa cabang yang mengandung atom karbon genap mulai dari C-4, tetapi yang paling banyak adalah C- 16 dan C-18. Asam lemak dapat dikelompokkan berdasarkan panjang rantai, ada tidaknya ikatan rangkap dan isomer trans-cis. Asam lemak berdasarkan panjang rantai, asam lemak rantai pendek (Short Chain Fatty Acid, SCFA) yang mengandung jumlah atom karbon C-4 sampai dengan C-8; asam lemak rantai sedang disebut asam xxiv

4 lemak rantai sedang (Medium Chain Fatty Acid, MCFA) mengandung atom karbon C-10 dan C-12, dan asam lemak rantai panjang (Long Chain Fatty Acid, LCFA) mengandung jumlah atom karbon C-14 atau lebih (White, 2009). Berdasarkan ada tidaknya ikatan rangkap, asam lemak terdiri dari asam lemak jenuh dapat dibagi atas empat golongan; asam lemak jenuh (Saturated Fatty Acid; SFA), asam lemak tak jenuh tunggal (Mono Unsaturated Fatty Acid; MUFA), asam lemak tak jenuh jamak (Polyunsaturated Fatty Acid; PUFA). Juga dikenal asam lemak tak jenuh cis dan trans-isomer. Secara alamiah biasanya asam lemak tak jenuh berada sebagai bentuk cis-isomer, hanya sedikit bentuk trans (Trans Fatty Acid; TFA) (Silalahi, 2002; White, 2009). Berdasarkan komposisi asam lemak, kelompok asam lemak yang meningkatkan kadar kolesterol dalam darah adalah SFA dan asam lemak trans. Asam lemak ini menyebabkan kenaikan kadar kolesterol total terutama pada LDL (Low Density Lipoprotein). Asam lemak jenuh yang paling banyak terdapat dalam diet adalah asam palmitat (C16:0) baik dalam produk nabati (minyak kelapa sawit) maupun hewani (produk susu dan daging). Asam lemak ini juga mempunyai potensi yang kuat dalam meningkatkan LDL. Asam lemak jenuh lainnya, asam miristat (C14:0), terdapat dalam jumlah yang lebih kecil dalam diet, tetapi mempunyai potensi yang lebih kuat daripada asam palmitat dalam meningkatkan LDL. Asam lemak rantai pendek (<10 rantai karbon) kurang mempengaruhi kadar kolesterol dalam darah, sedangkan asam stearat (C18:0), tidak meningkatkan kolesterol LDL karena dengan cepat akan diubah menjadi asam oleat, sehingga dianggap netral (Uauy, 2009). MUFA (Mono Unsaturated Fatty Acid) tidak mempengaruhi LDL, sedangkan PUFA (Poli Unsaturated Fatty Acid) dapat menurunkan LDL (Decker, 1996; Grundy, 1999; Uauy, 2009; White, 2009). xxv

5 Apabila asam miristat, palmitat dan asam lemak trans yang bersifat aterogenik (memicu terjadinya aterosklerosis) meningkatkan LDL dalam darah berada pada posisi sn-2 maka akan menambah resiko penyakit jantung koroner (PJK). Pada minyak nabati, SFA sangat banyak ditemukan pada posisi sn-1,3 sedangkan untuk MUFA dan PUFA banyak ditemukan pada posisi sn-2. Sebaliknya pada lemak hewani, banyak ditemukan SFA pada posisi sn-2. Perbandingan posisi asam lemak pada minyak nabati dan lemak hewani ini membedakan pengaruhnya terhadap resiko PJK (Berry, 2009; Forsythe, et al., 2007; Karupaiah dan Sundram, 2007) Metabolisme Lemak Metabolisme dan daya cerna lemak dipengaruhi oleh panjang rantai asam lemak dan posisi asam lemak didalam molekul TAG. Enzim lipase adalah sekelompok enzim yang bertanggung jawab pada metabolisme lemak dalam pencernaan manusia. Ada tiga sumber lipase yang aktif menghidrolisa lemak sebelum diabsorpsi. Enzim lipase pada manusia bekerja secara spesifik pada posisi sn-1 dan sn-3, dan tidak menghidrolisa asil pada posisi sn-2 atau pada atom karbon nomor 2. Pada dasarnya hidrolisa lemak dimulai oleh lingual lipase dalam mulut terutama pada bayi tetapi aktivtas ini rendah pada orang dewasa. Enzim ini aktif dalam bagian atas pencernaan, menghidrolisa lemak (TAG) menjadi monoasilgliserol (MAG), diasilgliserol (DAG), dan asam lemak bebas. Selain daripada itu lingual lipase cendrung akan menghidrolisa asam lemak rantai pendek dan sedang saja (Silalahi dan Nurbaya, 2011). Asam lemak rantai pendek dan sedang akan mudah berinteraksi dengan medium berair sehingga dapat langsung diserap melalui lambung ke sirkulasi via vena porta ke hati, dimana akan terjadi oksidasi dan menghasilkan kalori sehingga tidak bersifat aterogenik seperti yang terjadi terhadap minyak kelapa. Di dalam xxvi

6 lambung lemak akan dihidrolisa oleh lipase lambung (gastric lipase) yang juga aktif terhadap asam lemak rantai pendek dan sedang, kemudian dapat memasuki sirkulasi via vena porta juga langsung ke hati. Lipase pankreas (pancreatic lipase) yang berada di dalam usus halus akan mengkataliser hidrolisa tahap terakhir dari lemak yang sedikit lebih aktif terhadap asam lemak pada posisi sn-1. Lipase pankreas walaupun lebih cendrung terhadap asam lemak pendek dan sedang tetapi dapat juga menghidrolisa asam lemak panjang yang berada pada posisi sn-1,3 (Silalahi, 2006). Setelah hidrolisa asam lemak dan 2-MAG dalam bentuk misel bersama dengan garam empedu diabsorpsi melalui mukosa intestinal. Asam lemak rantai sedang dalam bentuk 2-MAG diserap, bercampur dengan kilomikron, dan diangkut melalui saluran limpha. Asam lemak jenuh rantai panjang dalam bentuk bebasnya tidak atau sedikit saja diserap, karena titik leleh yang tinggi akan berupa zat padat dan dapat bereaksi dengan kalsium dan magnesium membentuk garam atau sabun yang tak larut dalam air. Oleh karena itu, diupayakan untuk menempatkan asam lemak yang bermanfaat bagi kesehatan pada posisi sn-2 agar absorbsinya lebih baik (Silalahi dan Nurbaya, 2011). Bagan metabolisme lemak oleh lipase pencernaan dapat dilihat pada Gambar 2.2 MAG yang diserap ini akan merupakan dasar struktur untuk mensintesa TAG dalam enterosit sehingga penyerapan asam lemak sn-2 pada lemak akan dipertahankan dan mempengaruhi metabolisme kilomikron dan remnan (sisa) kilomikron yang terbentuk sesudah hidrolisa TAG kilomikron. Asam palmitat dan stearat pada posisi sn-2 dari TAG kilomikron ternyata memperlambat lipolisis TAG dibandingkan dengan jika pada posisi 1 dan 3 (Robinson, et al., 2009; Berry, 2009). Fakta ini menunjukkan bahwa asam lemak jenuh rantai panjang pada posisi 2 akan diserap sempurna dan cepat tetapi lebih lambat dikeluarkan dari sirkulasi xxvii

7 dibandingkan jika berada pada posisi 1 dan 3. Juga asam lemak pada sn-2 akan cenderung diangkut ke hati daripada ke adiposa Sehingga, karena hepatosit adalah tempat utama metabolisme LDL, asam lemak jenuh rantai panjang pada sn-2 akan meningkatkan konsentrasi LDL. Tambahan lagi, perlambatan pengeluaran remnan kilomikron berpotensi aterogenik (Robinson, et al., 2009; Berry, 2009). Pencernaan TAG dengan struktur seperti POO pada minyak kelapa sawit sangat sedikit diserap palmitatnya dibandingkan dengan OPO (susu ibu) banyak diserap (Silalahi dan Nurbaya, 2011). TAG Mulut Lipase air liur Hati MCFA ( C12) Lambung LCFA, MAG, DAG, FFA Lipase lambung Jaringan MCFA ( C12) Usus halus LCFA, MAG, DAG, FFA Lipase pankreatik FFA, 2-MAG Jantung Sistem limpatik Lapisan mukosa usus Gambar 2.2 Metabolisme dan transportasi triasilgliserol pada manusia (sumber: Willis, et al., 1998) Keterangan: TAG (= Triasilgliserol), DAG: Diasilgliserol, MAG: Monoasilgliserol, MCFA: Medium chain fatty acid (asam lemak rantai sedang), LCFA: Long chain fatty acid (asam lemak rantai panjang), FFA: Free Fatty Acid (asam lemak bebas) Minyak Kelapa Sawit Minyak kelapa sawit (oil palm) berkaitan dengan nama asam lemak yang dikandungnya yakni asam lemak jenuh palmitat (C:16), sedangkan minyak inti sawit (Palm Kernel Oil, PKO) kaya akan asam laurat (C:12) seperti minyak kelapa. Minyak kelapa sawit juga termasuk lemak jenuh, mengandung asam palmitat (44%), stearart xxviii

8 (4,6%) dan miristat (1%), dan sisanya adalah asam linoleat (38,7%). Minyak kelapa sawit merupakan sumber alami utama untuk tokotrienol, karotenoida, vitamin K dan magnesium. Minyak kelapa sawit juga mengandung sedikit skualen (mungkin bersifat anti kanker dan penurun kolesterol), dan ubikuinon (Silalahi, 2000; Mukherjee dan Mitra, 2009). Minyak kelapa sawit yang segar menghambat biosintesis kolesterol, agregasi platelet, menurunkan tekanan darah, mengurangi trombosis, aterosklerosis. Akan tetapi minyak kelapa sawit yang telah teroksidasi dapat menyebabkan berbagai efek negatif terhadap kesehatan, bersifat toksik terhadap sistim reproduksi, ginjal, paru-paru, hati dan jantung. Diduga hal ini sebagai akibat zat toksik karena proses oksidasi (Mukherjee dan Mitra, 2009). Sejak lama bahwa asam lemak jenuh asam miristat dan palmitat adalah sebagai asam lemak pemicu kenaikan kolesterol. Sekitar 1950-an minyak kelapa sawit disinyalir memicu kenaikan koesterol dan menaikkan resiko PJK karena mengandung asam palmitat sebanyak 44% dan 5% asam stearat. Ternyata berdasarkan perkembangan hasil penelitian, minyak kelapa sawit bersifat netral, bahkan merangsang sintesis HDL (High Density Lipoprotein). Minyak kelapa sawit hanya meningkatkan kolesterol plasma jika koletsterol banyak di dalam makanan. (Silalahi, 2000; Mukherjee dan Mitra, 2009). Oleat dan stearat tidak mempengaruhi LDL dan HDL. Kadar TAG dan kolesterol plasma dinaikkan oleh keberadaan asam lemak jenuh pada posisi sn-2, karena meningkat absorbsinya, sedangkan pada minyak kelapa sawit asam palmitat berada pada posisi sn-1 dan sn-3 dengan posisi asam palmitat yang demikian, asam palmitat yang bersifat aterogenik ini tidak akan diserap berarti tidak bersifat aterogenik (Willis, et al., 1998; Berry, 2009; Robinson, et al., 2009). xxix

9 2.1.4 Lemak Sapi Asam lemak dalam daging sapi pada umumnya terbentuk dari rantai sedang hingga panjang, rantai ini memiliki 12 hingga 22 atom karbon dalam molekul. Asam lemak yang memiliki rantai karbon panjang seperti asam miristat (C-14), asam palmitat (C-16) dan asam stearat (C-18) dapat meningkatkan lipoprotein darah (LDL) yang dapat mengakibatkan resiko aterosklerosis. Lemak sapi mengandung asam palmitat yang terletak pada posisi sn-1 atau pun sn-3, sementara pada sn-2 terdapat asam oleat, yaitu asam lemak rantai panjang yang tidak jenuh, sehingga secara teori kondisi ini tidak akan mengakibatkan aterosklerosis (Chow, 2008; Berry, 2009). 2.2 Aterosklerosis Aterosklerosis adalah penumpukan endapan jaringan lemak (atheroma) dalam nadi. Zat-zat yang merangsang terbentuknya aterosklerosis disebut aterogenik Pengendapan lemak seperti ini disebut plak, terutama terdiri dari kolesterol dan esternya, dan cenderung terjadi di titik-titik percabangan nadi sehingga mengganggu aliran darah di tempat-tempat yang memiliki aliran darah tidak begitu deras. Nadinadi tertentu rentan terhadap plak, termasuk nadi-nadi koroner yang memasok darah ke otot-otot jantung, nadi-nadi yang memasok darah ke otak, dan nadi-nadi pada kaki (Silalahi, 2006). Aterosklerosis terbagi atas tiga tahap yaitu tahap pembentukan sel busa, pembentukan plak pada jaringan, dan lesi majemuk. Tahap awal aterosklerosis disebabkan oleh adanya kadar LDL yang tinggi pada sirkulasi, LDL ini dapat terjebak di dalam intima dan akan mengalami oksidasi. Peristiwa oksidasi ini akan merangsang permukaan sel untuk menarik monosit ke dalam intima. Di dalam intima monosit akan berubah menjadi makrofag yang akan memakan LDL teroksidasi. Makin banyak LDL yang dimakan menyebabkan makrofag penuh sehingga makrofag xxx

10 akan berbentuk seperti busa. Pada tahap berikutnya terjadi pertumbuhan sel otot polos pada pembuluh darah dari lapisan tengah menuju bagian dalam dinding pembuluh. Pertumbuhan ini akan menyebabkan terbentuknya plak dan mengakibatkan penyempitan lumen pembuluh darah. Makin lama pertumbuhan sel akan makin besar dan akan memeperkecil lumen. Selanjutnya plak makin majemuk dengan terjadinya penambahan kalsium dan unsur-unsur lain yang dibawa oleh darah. Ini dapat mengakibatkan sobekan dan perdarahan, ini merupakan tahap lesi majemuk (Silalahi, 2006) Hiperlipidemia dan Terjadinya Aterosklerosis Peningkatan kadar kolesterol (hiperlipidemia) sebagai faktor utama pada proses terjadinya aterosklerosis. Komponen lipida termasuk kolesterol, karena tidak larut dalam air, diangkut dalam sistem sirkulasi darah dalam bentuk kompleks lipida dan protein yang disebut misel lipoprotein, yaitu sebagai VLDL (Very Low Density Lipoprotein), LDL, dan HDL (Chow, 2008). Penggolongan kadar kolesterol tubuh dapat dilihat pada Tabel 2.2. Tabel 2.2 Variasi kadar total kolesterol, LDL, dan HDL Lipida Kondisi Total Kolesterol (mg/dl) < 200 Excellent Borderline high >240 High LDL (mg/dl) <100 Excellent Pretty good Borderline high High >190 Very high HDL (mg/dl) <40 Low >60 High (Sumber: Rinzler, 2002) xxxi

11 Peningkatan kadar kolesterol LDL membanjiri sifat antioksidan dan endothelium yang sehat. LDL yang teroksidasi akan merusak sel dan menyebabkan disfungsi dinding pembuluh darah dan akhirnya memicu aterosklerosis (Silalahi, 2006; Vasudevan, 2009). Keadaan patologis awal biasanya ditandai dengan torehan lemak (fatty streak). Torehan lemak berkembang menjadi suatu plak berserat sebagai akibat dari proliferasi sel-sel otot polos. Selanjutnya terjadi inflamasi vaskular dan thrombosis pada lokasi endothelium yang rusak. Dengan defisiensi endothelium akan nitrogen oksida akan menyebabkan proses pematangan plak, dan akhirnya penyempitan pembuluh darah terjadi yang akan mengganggu aliran darah ke organ target (Mukherjee dan Mitra, 2009; Vasudevan, 2009). Kolesterol adalah lipida struktural (pembentuk struktur sel) yang berfungsi sebagai komponen yang dibutuhkan dalam kebanyakan sel tubuh. Kolesterol merupakan bahan yang menyerupai lilin, sekitar 80% dari kolesterol diproduksi oleh liver dan selebihnya didapat dari makanan yang kaya akan kandungan kolesterol seperti daging, telur dan produk berbahan dasar susu. Dari segi kesehatan, kolesterol sangat berguna dalam membantu pembentukan hormon atau vitamin D, membantu pembentukan lapisan pelindung disekitar sel syaraf, membangun dinding sel, pelarut vitamin (vitamin A, D, E, K) dan pada anak-anak dibutuhkan untuk mengembangkan jaringan otaknya (Silalahi, 2006). Kolesterol diabsorpsi di usus dan ditransport dalam bentuk kilomikron menuju hati. Dari hati, kolesterol dibawa oleh VLDL untuk membentuk LDL melalui perantara IDL (Intermediate Density Lipoprotein). LDL akan membawa kolesterol ke seluruh jaringan perifer sesuai dengan kebutuhan. Sisa kolesterol di perifer akan berikatan dengan HDL dan dibawa kembali ke hati agar tidak terjadi penumpukan di xxxii

12 jaringan. Kolesterol yang ada di hati akan diekskresikan menjadi asam empedu yang sebagian dikeluarkan melalui feses, sebagian asam empedu diabsorbsi oleh usus melalui vena porta hepatik yang disebut dengan siklus enterohepatik. Bila kadar yang dimiliki melebihi kadar normalnya dapat menyebabkan gangguan dalam tubuh. Rasio LDL/HDL lebih bermakna dalam menggambarkan resiko Penyakit Jantung Koroner (Cardio Risk Indeks = CRI). Rasio LDL:HDL yang tinggi (>5) merupakan prediksi terkuat adanya penyakit jantung koroner (Anonim, 2009; Hermansen, et al., 2003) Sifat Aterogenik Lemak Asam lemak rantai pendek dan sedang akan mudah berinteraksi dengan medium berair sehingga dapat langsung diserap melalui lambung ke sirkulasi via vena porta ke hati, dimana akan terjadi oksidasi dan menghasilkan kalori sehingga tidak bersifat aterogenik seperti yang terjadi terhadap minyak kelapa (Silalahi dan Nurbaya, 2011). Di dalam lambung lemak akan dihidrolisa oleh lipase lambung (gastric lipase) yang juga aktif terhadap asam lemak rantai pendek dan sedang, kemudian dapat memasuki sirkulasi via vena porta juga langsung ke hati. Lipase pankreas (pancreatic lipase) yang berada di dalam usus halus akan mengkatalisis hidrolisa tahap terakhir dari lemak yang sedikit lebih aktif terhadap asam lemak pada posisi sn-1. Lipase pankreas walaupun lebih cendrung terhadap asam lemak pendek dan sedang tetapi dapat juga menghidrolisa asam lemak panjang yang berada pada posisi sn-1,3. Asam lemak jenuh rantai panjang dalam bentuk bebasnya tidak atau sedikit saja diserap, karena titik leleh yang tinggi akan berupa zat padat dan dapat bereaksi dengan kalsium dan magnesium membentuk garam atau sabun yang tak larut dalam air (Silalahi, 2006). Asam lemak rantai panjang seperti asam palmitat (C-16) pada posisi sn-2 tidak dapat dihidrolisis oleh enzim lipase dalam proses metabolisme xxxiii

13 manusia sehingga diserap sempurna oleh tubuh dan pada akhirnya dapat memicu aterosklerosis. 2.3 Interesterifikasi Lemak Reaksi esterifikasi adalah reaksi antara asam karboksilat dan alkohol yang menghasilkan suatu ester, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.3. Reaksi ini merupakan reaksi ionik, yang merupakan kombinasi suatu addisi dan reaksi eliminasi serta penyusunan kembali (rearrangement). Reaksi antara suatu ester dengan asam disebut asidolisis, dan reaksi antara ester dan alkohol disebut reaksi alkoholisis, sedangkan reaksi antara suatu ester dengan ester yang lain disebut pertukaran ester atau interesterifikasi. Dalam reaksi alkoholisis, suatu ester dipanaskan dengan alkohol dengan adanya suatu katalis, alkohol menggantikan alkohol yang terikat dengan ester. Jika suatu ester direaksikan dengan asam karboksilat, akan terbentuk ester baru dan asam karboksilat yang baru (Silalahi, 1999; Robinson, et al., 2008). H O +H + O O-H R-OH R-C R-C + RC O-H O-H O H R-C O -H + O-R H O R-C O-R Ester Gambar 2.3 Reaksi esterifikasi (Sumber: Silalahi, 1999) Reaksi interesterifikasi dapat terjadi tanpa katalisator tetapi harus pada suhu yang tinggi, reaksi berlangsung menuju keseimbangan dengan sangat lambat, trigliserida mengalami peruraian dan polimerisasi dan pembebasan asam lemak. Katalisator akan mempercepat reaksi dan dapat berlangsung pada suhu yang rendah. Sebagai katalisator, alkohol metilat seperti natrium metilat atau etil metilat dengan xxxiv

14 konsentrasi 0,1-0,6% biasanya digunakan. Setelah reaksi, katalisator dengan mudah dapat dihilangkan dengan mencuci dengan air. Efektifitas dari reaksi tergantung pada mutu awal dari bahan baku minyak. Konsentrasi dari asam lemak bebas dan air masing-masing harus lebih rendah dari 0,1 dan 0,01%. Jika kadar ini dilewati, dibutuhkan katalisator yang lebih banyak (Silalahi, 2006). Reaksi interesterifikasi lemak dapat dilakukan dengan dua metode yaitu interesterifikasi kimia dan interesterifikasi enzimatik Interesterifikasi Kimia Interesterifikasi kimia menghasilkan suatu randomisasi gugus asil dalam trigliserida. Interesterifikasi dapat terjadi tanpa menggunakan katalis, tetapi membutuhkan temperatur yang sangat tinggi, pencapaian kesetimbangan (equilibrium) sangat lambat, trigliserida akan mengalami dekomposisi dan polimerisasi serta banyak menghasilkan asam lemak bebas (Silalahi, 1999). Reaksi interesterifikasi kimia ditunjukkan pada Gambar 2.4 di bawah ini. O CH 2 -O-C-R 1 O O-CH 3 O O CH2-O-C-R 2 R-O-C-R 1 R-O - + R 1 -C-O-CH 3 OCH 3 Digliserida O CH 2 -O-C-R 3 Gambar 2.4 Reaksi interesterifikasi kimia (Sumber: Silalahi, 1999) Menurut O Brien (1998), suhu yang dibutuhkan untuk terjadinya interesterifikasi tanpa katalis mencapai 300 o C bahkan lebih tinggi. Untuk itu digunakan katalis yang dapat mempercepat reaksi dan merendahkan temperatur. Ada beberapa katalis yang dapat digunakan dalam reaksi interesterifikasi yang paling umum digunakan antara konesentrasi 0,1 sampai 1%. Apabila digunakan berlebih xxxv

15 akan kehilangan lipida netral yang dapat membentuk metil ester yang memberikan sabun. Interesterifikasi kimia terutama diaplikasikan dalam memproduksi margarin tanpa proses hidrogenasi untuk menghindari terbentuknya trans asam lemak, terutama untuk meningkatkan proporsi asam-asam lemak spesifik pada posisi spesifik rantai gliserol guna memperbaiki sifat bioavailabilitas (Wilis, et al., 1998) Interesterifikasi Enzimatik Lipase merupakan enzim yang dapat mengkatalis reaksi interesterifikasi. Enzim terutama dihasilkan dari bakteri, khamir dan fungi ini mengkatalisis hidrolisis triasilgliserol, diasilgliserol dan asam lemak bebas. Akumulasi produk hidrolisis berlangsung terus hingga tercapai suatu kesetimbangan (ekuilibrium). Sifat dari enzim dapat efektif jika prosedur dan kondisi reaksi dapat benar terjaga (Wilis, et al., 1998). Reaksi Interesterifikasi enzimatik ditunjukkan pada Gambar 2.5 di bawah ini. Enz Enz B Enz Lemak Tetrahedral Intermediat Asil Enzim Enz Enz Tetrahedral Intermediat Asam Lemak Gambar 2.5 Reaksi Interesterifikasi Enzimatik (Sumber: McMurry, 2008) xxxvi

16 2.4 Pengaruh Interesterifikasi Reaksi interesterifikasi dapat mempengaruhi sifat fisika dan biokimia lemak. Pengaruh interesterifikasi kimiawi pada minyak nabati terutama minyak yang berasal dari biji-bijian lebih besar dibandingkan dengan minyak atau lemak hewani, dan bahkan terjadi penurunan titik leleh pada lemak hewani. Interesterifikasi telah berjalan sempurna jika titik leleh lemak tidak berubah lagi. Perubahan titik leleh karena pengaruh interesterifiksi kimia lemak dapat dilihat pada Tabel 2.3. Tabel 2.3 Pengaruh interesterifikasi terhadap titik leleh dari berbagai lemak Titik leleh ( o C) Lemak Sebelum interesterifikasi Sesudah Interesterifikasi Minyak Kedelai -7 6 Lemak sapi 49,5 49 Minyak Biji Kapas Minyak Kelapa Sawit 39,5 47 Minyak Kelapa Lemak Coklat Campuran dari Tristearin 25% dan Minyak Kedelai 75% (Sumber: Silalahi, 2009) Reaksi interesterifikasi juga akan mengubah sifat aterogenisitas dari lemak akibat terjadinya perpindahan posisi asam lemak dalam molekul, khususnya asam palmitat Asam palmitat yang berada pada posisi sn-2 pada suatu lemak memperlihatkan sifat aterogenisitas (penebalan pembuluh darah) yang signifikan. Lemak babi dan lemak sapi (tallow) mengandung asam palmitat sekitar 25%. Lemak babi hampir semua asam palmitat berada pada sn-2, sehingga lebih bersifat aterogenik daripada tallow (hanya 4% asam palmitat pada posisi sn-2). Sesudah interesterifikasi (randomisasi) kedua lemak ini mengandung 8% asam palmitat pada posisi sn-2 akibatnya adalah bahwa aterogenisitas lemak babi menurun sedangkan lemak tallow meningkat. Randomisasi minyak biji kapas megubah posisi asam xxxvii

17 palmitat dari 2% menjadi 10% di posisi sn-2, dan ternyata sifat aterogenitasnya meningkat tiga kali lipat. Minyak kelapa sawit mengandung asam palmitat 3% pada sn-2 dan sesudah randomisasi menjadi 13,6% dan meningkatkan aterogenisitas sebanyak 34% (Silalahi, 1999; Kritchevsky, 2000; Silalahi, 2006). 2.5 Pengukuran Lipoprotein Kolesterol total dan trigliserida diukur dengan metode enzimatis dan metode Liebermann-Buchards. HDL dapat diukur dengan metode presipitasi dan metode langsung. LDL dapat dihitung dengan rumus Friedewald dan dapat diukur dengan metode langsung, untuk lebih jelasnya diuraikan dalam sub bab berikut ini: Kolesterol Penetapan kadar kolesterol serum dengan metode enzimatik CHOD PAP (Cholesterol Oxidase Phenol Aminoantipyrin) dengan prinsip penguraian kolesterol dan esternya menjadi peroksida dengan hidrolisa dan oksidasi enzimatik yang mengubah substrat menjadi kromofor sehingga kadarnya dapat diukur secara spektrofotometri (Anonim, 2010a). Kolesterol ester + H 2 O kolesterol esterase kolesterol + asam lemak Kolesterol + O 2 kolesterol oksidase kolesten-3-one + H 2 O 2 2 H2O 2 + fenol+ 4-aminoantipyrine peroksidase quinoneimine + 4 H 2 O Prosedur analisis yaitu sampel atau standar diambil sebanyak 100 µl dan dicampurkan dengan 1000 µl pereaksi kit (mengandung kolesterol esterase, kolesterol oksidase, fenol, 4-aminoantipyrine, peroksidase) kemudian dimasukkan ke dalam tabung lalu dicampurkan sampai homogen. Campuran diinkubasi pada suhu kamar selama 20 menit, dan kemudian dibaca absorbansinya pada panjang gelombang 546 nm. Perhitungan kadar kolesterol total dilakukan dengan menggunakan rumus (Prangdimurti, et al., 2007): xxxviii

18 Kadar kolesterol (mg/dl): [absorbansi sampel] [absorbansi standar] x kandungan kolesterol standar yang diketahui (mg/dl) Metode lain untuk analisis kadar kolesterol adalah dengan metode Liebermann-Buchards yaitu dengan cara ke dalam tabung sentrifus 15 ml diisikan 12 ml campuran alkohol-eter, kemudian dimasukkan 0,01 g sampel padat, diaduk perlahan sampai homogen. Tabung ditutup rapat dan dikocok kuat selama 1 menit dengan vorteks. Tabung disentrifugasi selama 3 menit dan supernatannya dipindahkan ke dalam gelas piala ukuran 50 ml lalu diuapkan di atas penangas mendidih hingga kering. Residu kering ditambahkan kloroform 2-2,5 ml dan dikocok perlahan agar larut. Ekstrak dipindahkan secara kuantitatif ditambahkan 2 ml asetat anhidrida dan 0,1 ml asam sulfat pekat, dan dikocok dan ditepatkan menjadi 5 ml dengan kloroform. Tabung disimpan di ruang gelap selama 15 menit dan diukur absorbansinya pada panjang gelombang 420 nm (Prangdimurti, 2007; Jensen, et al., 2002) Trigliserida Metode yang digunakan untuk pengukuran kadar trigliserida adalah dengan metode enzimatik Kolorimetrik GPO (Glycerol-Phospate-Oxidase). Prinsip dasar reaksi Colorimetric Enzimatic Test adalah sebagai berikut: Trigliserida Glycerol + ATP Lipoprotein Lipase Gliserokinase Glycerol + asam lemak Glycerol-3-Phospate + ADP Glycerol-3-Phospate + O 2 GPO 2H2O 2 + Aminoantipyrine + 4-Chloropenol Dihydroxyaceton Phospate + H 2 O Peroxidase Chinonimine + HCl + 4H 2 O 2 Prosedur analisis yaitu sampel atau standar diambil sebanyak 100 µl dan dicampurkan dengan 1000 µl pereaksi kit (mengandung lipoprotein lipase, ATP xxxix

19 (Adeno-3-Phospate), gliserokinase, glycerol-phospate-oxidase, aminoantipyrine, 4- chlorophenol, peroksidase) kemudian dimasukkan ke dalam tabung lalu dicampurkan sampai homogen. Campuran diinkubasi pada suhu kamar selama 20 menit, dan kemudian dibaca absorbansinya pada panjang gelombang 546 nm. Perhitungan kadar trigliserida dilakukan dengan menggunakan rumus (Prangdimurti, et al., 2007): Kadar trigliserida (mg/dl): [absorbansi sampel] [absorbansi standar] x kandungan trigliserida standar yang diketahui (mg/dl) High Density Lipoprotein Pengukuran HDL dilakukan dengan terlebih dahulu melakukan presipitasi terhadap lipoprotein densitas rendah (LDL dan VLDL) dan kilomikron. Presipitasi dilakukan dengan penambahan asam fosfotungstat dan kehadiran ion magnesium (MgCl 2 ). Setelah sentrifugasi, HDL dalam supernatan diukur menggunakan pereaksi kit yang sama dengan pengukuran total kolesterol (Prangdimurti, et al., 2007; Jensen, et al., 2002). Prosedur presipitasi adalah sebagai berikut: sebanyak 200 µl serum darah dicampurkan dengan 500 µl pereaksi presipitasi yang telah diencerkan dengan akuabides (rasio 4+1), kemudian diinkubasi selama 10 menit pada suhu kamar. Setelah sentrifugasi pada 1074 g (4000 rpm) selama 10 menit, dihasilkan supernatan yang siap untuk dianalisis sama seperti analisis total kolesterol di atas (Prangdimurti, et al., 2007; Jensen, et al., 2002). Selain menggunakan metode presipitasi, cara lain dalam mengukur profil HDL adalah dengan pengukuran langsung (directly measured) dengan prinsip immunoinhibition. Metode ini menggunakan polyethylene glycol (PEG) yang dimodifikasi dengan enzim cholesterol esterase dan cholesterol oxidase xl

20 menunjukkan aktifitas katalis selektif untuk fraksi lipoprotein, dalam hal ini ion magnesium, α-siklodekstrin sulfat menurunkan reaktifitas kolesterol sehingga tidak membutuhkan pengendapan (presipitasi) (Jensen, et al., 2002) Low Density Lipoprotein Teknik yang paling banyak digunakan oleh lab klinik untuk mengukur kadar LDL pasien yaitu dengan menggunakan rumus Friedewald sebagai berikut dimana diasumsikan bahwa TG/5 merupakan kadar VLDL, yaitu: Kadar LDL = Total kolesterol HDL TG/5 (Friedewald, et al., 1972). Selain dengan perhitungan dengan menggunakan rumus Friedewald, LDL dapat diukur dengan metode pengukuran langsung (directly measured) dengan prinsip enzymatic selective protection, metode ini dengan menggunakan surfaktan non-ionik untuk melarutkan LDL sedangkan untuk meningkatkan reaktifitas kolesterol untuk penentuan secara enzimatik dengan menggunakan cholesterol esterase cholesterol oxidase (Jensen, et al., 2002). xli