SKRIPSI. PRODUKSI BAHAN BAKU SPREADS KAYA β-karoten BERBASIS MINYAK SAWIT MERAH MELALUI INTERESTERIFIKASI ENZIMATIK MENGGUNAKAN REAKTOR BATCH

Transkripsi

1 SKRIPSI PRODUKSI BAHAN BAKU SPREADS KAYA β-karoten BERBASIS MINYAK SAWIT MERAH MELALUI INTERESTERIFIKASI ENZIMATIK MENGGUNAKAN REAKTOR BATCH Oleh : MARIO WIBOWO F FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR

2 PRODUKSI BAHAN BAKU SPREADS KAYA β-karoten BERBASIS MINYAK SAWIT MERAH MELALUI INTERESTERIFIKASI ENZIMATIK MENGGUNAKAN REAKTOR BATCH Oleh : MARIO WIBOWO F SKRIPSI Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar SARJANA TEKNOLOGI PERTANIAN pada Departemen Ilmu dan Teknologi Pangan Fakultas Teknologi Pertanian Institut Pertanian Bogor 2010 FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR

3 Judul Skripsi Nama NRP : Produksi Bahan Baku Spreads Kaya β-karoten Berbasis Minyak Sawit Merah Melalui Interesterifikasi Enzimatik Menggunakan Reaktor Batch : Mario Wibowo : F Menyetujui: Pembimbing I, Pembimbing II, (Dr. Ir. Sugiyono, M.App.Sc.) NIP (Ir. Soenar Soekopitojo, M.Si.) NIP Mengetahui: Ketua Departemen Ilmu dan Teknologi Pangan, (Dr. Ir. Dahrul Syah) NIP: Tanggal Lulus:

4 RIWAYAT HIDUP Penulis dilahirkan di Jakarta pada tanggal 18 Maret Penulis adalah anak keempat dari empat bersaudara, pasangan Ng Pak Lim dan Tan Gan May. Penulis menyelesaikan pendidikan dasar pada tahun 2000 di SD Suci Hati, Jakarta kemudian melanjutkan pendidikan menengah pertama di SLTP Kristen Ketapang I, Jakarta hingga tahun Penulis menamatkan pendidikan menengah atas di SMA Negeri 2 Jakarta pada tahun Penulis melanjutkan pendidikan tinggi di Institut Pertanian Bogor (IPB) pada Departemen Ilmu dan Teknologi Pangan, Fakultas Teknologi Pertanian melalui jalur USMI (Undangan Seleksi Masuk IPB) pada tahun Selama menjalani pendidikan di IPB, penulis aktif dalam berbagai kegiatan dan organisasi kemahasiswaan, di antaranya menjadi pengurus Komisi Pelayanan Khusus (Kopelkhu) Persekutuan Mahasiswa Kristen (PMK) IPB, anggota HIMITEPA (Himpunan Mahasiswa Ilmu dan Teknologi Pangan), anggota FPC (Food Processing Club) HIMITEPA divisi beverages, serta aktif di berbagai kepanitiaan, seperti Kebaktian Awal Tahun Ajaran (KATA) PMK tahun 2007, Retreat Kopelkhu tahun 2008, dan International Seminar and Workshop in Current Issues and Challenges in Food Safety SEAFAST Center IPB tahun Beberapa prestasi yang diraih penulis selama pendidikan di IPB adalah penerima beasiswa PPA (Peningkatan Prestasi Akademik) DIKTI pada tahun , peserta Frisian Flag Indonesia (FFI) Campus Program tahun 2009, dan penulis terpilih menjadi asisten mata kuliah Praktikum Mikrobiologi Pangan pada tahun Sebagai tugas akhir, penulis melakukan penelitian dengan judul Produksi Bahan Baku Spreads Kaya β-karoten Berbasis Minyak Sawit Merah Melalui Interesterifikasi Enzimatik Menggunakan Reaktor Batch di bawah bimbingan Dr.Ir.Sugiyono, M.App.Sc. dan Ir.Soenar Soekopitojo, M.Si.

5 Mario Wibowo. F Produksi Bahan Baku Spreads Kaya β-karoten Berbasis Minyak Sawit Merah Melalui Interesterifikasi Enzimatik Menggunakan Reaktor Batch. Di bawah bimbingan: Sugiyono dan Soenar Soekopitojo RINGKASAN Kelapa sawit merupakan salah satu komoditas hasil perkebunan utama Indonesia. Berbagai bahan pangan dapat diolah menggunakan minyak kelapa sawit sebagai bahan baku. Selain itu minyak sawit adalah salah satu sumber karotenoid terbesar, hanya saja pada kebanyakan bahan pangan olahan sawit kandungan karoten sudah banyak hilang akibat proses produksi. Salah satu produk turunan minyak kelapa sawit adalah produk spreads. Minyak sawit merah dapat digunakan untuk membuat bahan baku spreads kaya β-karoten. Untuk mencapai karakteristik bahan baku spreads yang diinginkan, maka ditambahkan minyak kelapa. Minyak kelapa mengandung banyak asam laurat. Penelitian ini merupakan aplikasi penggunaan reaktor batch dalam produksi bahan baku spreads melalui proses interesterifikasi enzimatik untuk mempermudah proses scalling up di industri pangan. Bahan baku spreads dibuat melalui reaksi interesterifikasi enzimatik menggunakan 10% Novozyme 435 (lipase Candida antartica). Penggunaan reaksi interesterifikasi enzimatik ini memungkinkan reaksi berjalan pada suhu yang tidak terlalu tinggi sehingga kandungan karoten dalam minyak sawit merah dapat dipertahankan. Penelitian ini bertujuan untuk mempelajari pengaruh penggunaan reaktor batch pada beberapa lama reaksi terhadap karakteristik bahan baku spreads berbasis minyak sawit merah yang meliputi total karoten, slip melting point (SMP), solid fat content (SFC), kadar air, dan kadar asam lemak bebas. Berdasarkan hasil penelitian, diketahui bahwa campuran minyak sawit merah dan minyak kelapa dengan formula red palm stearin/red palm olein (1:1) dan minyak kelapa dengan perbandingan 77,5:22,5 dan 82,5:17,5 yang diinteresterifikasi selama 2,4, dan 6 jam pada suhu 60 o C dan kecepatan agitasi 200 rpm dapat menghasilkan bahan baku spreads yang memiliki nilai SMP dan profil SFC yang mendekati profil margarin komersial. Nilai SMP dan SFC menurun sesudah interesterifikasi enzimatik, akan tetapi meningkat dengan peningkatan lama reaksi. Nilai SMP bahan baku spreads yang dihasilkan dalam penelitian ini adalah 30,8-34,9 o C. Total karoten, kadar air dan kadar asam lemak bebas juga meningkat sesudah interesterifikasi enzimatik. Retensi karoten setelah interesterifikasi enzimatik berkisar antara 74,80-81,08%. Selain itu bahan baku spreads yang dihasilkan dalam penelitian ini dapat memenuhi 20% nilai AKG vitamin A jika digunakan sebagai bahan baku pembuatan spreads dengan asumsi dipakai sejumlah 80% dalam produk spreads yang siap dikonsumsi dan takaran saji seberat 10 g.

6 Mario Wibowo. F Production of Red Palm Oil Based Spread Base Rich in Carotene through Enzymatic Interesterification in Batch-type Reactor. Supervised by Sugiyono and Soenar Soekopitojo ABSTRACT Interesterification of red palm oil (red palm olein/rpo and red palm stearin/rps) and coconut oil (CNO) blends of varying proportions using a nonspecific immobilized Candida antartica lipase (Novozyme 435) was studied for the production of spread base. The interesterification reaction was held in a batch-type reactor. Two substrate blends were chosen for the production of spread base: 77,5:22,5 and 82,5:17,5 (RPO/RPS:CNO, by weight) through enzymatic interesterification in three different reaction times (2, 4, and 6 hours). RPO/RPS ratio was 1:1. Interesterification reactions were studied at 60 o C at constant weight ratio (10%) of Novozyme 435. The reaction was carried out at steady agitation (200 rpm). The interesterified blends were evaluated for their physical characteristics (solid fat content/sfc and slip melting point/smp) and chemical characteristics (moisture content, free fatty acid/ffa content and carotene retention). The results showed that all of the interesterified mixtures have a lower SFC and SMP values compared with the initial mixtures. SMP values and SFC increased in a longer reaction. SMP values were ranging from 30,8 o C to 34,9 o C. The moisture content and FFA content increased in a longer reaction. Carotene retentions were ranging from 74,80% to 81,08%. This study indicated that interesterified products have desirable physical properties for possible use as spread base rich in carotene. Keywords: enzymatic interesterification; red palm oil; solid fat content; spread base; batch-type reactor.

7 KATA PENGANTAR Puji dan syukur yang tak terhingga penulis ucapkan kepada Tuhan Yesus Kristus, Tuhan yang luar biasa yang telah memberikan berkat pertolongan, kesempatan dan karunia sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini. Skripsi ini disusun sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknologi Pertanian pada Departemen Ilmu dan Teknologi Pangan, Fakultas Teknologi Pertanian, Institut Pertanian Bogor. Penulisan skripsi yang berjudul PRODUKSI BAHAN BAKU SPREADS KAYA β-karoten BERBASIS MINYAK SAWIT MERAH MELALUI INTERESTERIFIKASI MENGGUNAKAN REAKTOR BATCH ini didasarkan pada penelitian yang telah dilaksanakan sejak Oktober 2009 sampai Mei 2010 di Laboratorium SEAFAST Center IPB dan Laboratorium Departemen Ilmu dan Teknologi Pangan IPB. Penghargaan dan ucapan terima kasih penulis sampaikan kepada: 1. Orang tua penulis, Papa dan Mama (the world s #1 parents) atas cinta kasih, doa, nasihat, dan dukungan yang tiada berhenti kepada penulis. Thank you. 2. Dr.Ir. Sugiyono, M.App.Sc. selaku dosen pembimbing pertama atas waktu, arahan, kesabaran, dan masukan yang diberikan selama penulis menjadi mahasiswa ITP. 3. Ir. Soenar Soekopitojo, M.Si. selaku dosen pembimbing kedua yang dengan senang hati selalu menyempatkan diri mendengarkan masalah yang penulis hadapi dan atas semua masukan, nasihat, dan arahan yang diberikan. 4. Nur Wulandari, S.TP., M.Si. atas kesediannya menjadi dosen penguji dan atas masuka yang diberikan. 5. Kementerian Pendidikan Nasional yang telah membiayai penelitian ini melalui Hibah Kompetitif Strategis Nasional. 6. Saudara-saudara penulis: Titin, Yanuar, dan Marisa atas motivasi, dan nasihat yang diberikan. 7. My very best friends (Novi, Randy dan Chyntia) for all the craziness we ve done together. i

8 8. Teman seperjuangan penulis: Taufik dan Pales atas kerja sama, kebersamaan dan bantuan yang diberikan selama melakukan penelitian. Without you guys, it s kind of difficult to finish this research. 9. Teman-teman satu Lab: Adit, Dzikri, Kak Ayusta, Victor, dan Winnie. 10. Seluruh staf dan laboran SEAFAST Center, especially for Mba Ria, Abah, Kak Arif, Mas Marto, Mba Desty dan Mba Dilla untuk bantuan yang sudah diberikan selama penulis melaksanakan penelitian. 11. Laboran Lab ITP dan LJA, terutama Mba Yane untuk kesediaannya membantu penulis dalam menggunakan NMR, Ibu Antin untuk peminjaman loker, dan Pak Rojak. 12. Teman-teman perwira: Richie, Syenny, Stefanus, Feli, Stephanie GH, Stephanie, Daisy, Nina, Stella, Federika, Nina, Prima, Jessica, Erin, Yurin, Feri, Peni, Margaret, Dyas dan Andrew. 13. Mas Iman, Mba Yuli, dan Pak Ade untuk bantuan yang diberikan. 14. Teman-teman ITP 43 untuk bantuan dan support yang diberikan. 15. Kakak-kakak 42: Kak Dina untuk pinjaman buku dan bahan kuliah, Kak Marcel thanks sudah mencarikan jurnal, Kak Esther untuk bantuannya, Kak Irene untuk jadi kakak kelas bersama yang luar biasa baiknya. 16. Semua pihak yang telah membantu penulis dalam menyelesaikan skripsi ini. Thanks to all the persons that I couldn t mention. Penulis sangat mengharapkan saran dari berbagai pihak untuk memperbaiki dan menyempurnakan penulisan skripsi ini. Penulis juga berharap semoga skripsi ini dapat berguna dan bermanfaat bagi semua yang membaca. Bogor, Juli 2010 Mario Wibowo ii

9 DAFTAR ISI Halaman KATA PENGANTAR... i DAFTAR ISI... iii DAFTAR TABEL... v DAFTAR GAMBAR... vii DAFTAR LAMPIRAN... viii I. PENDAHULUAN... 1 A. LATAR BELAKANG... 1 B. TUJUAN PENELITIAN... 3 C. MANFAAT PENELITIAN... 3 II. TINJAUAN PUSTAKA... 4 A. MINYAK KELAPA SAWIT... 4 B. MINYAK SAWIT MERAH... 5 C. KAROTENOID... 6 D. MINYAK KELAPA... 8 E. INTERESTERIFIKASI ENZIMATIK F. ENZIM LIPASE G. SPREADS H. REAKTOR BATCH III. BAHAN DAN METODE A. BAHAN DAN ALAT B. METODE PENELITIAN Penelitian Tahap Pertama: Karakterisasi Bahan Baku Penelitian Tahap Kedua: Pemilihan Formula Bahan Baku Penelitian Tahap Ketiga: Interesterifikasi Enzimatik Menggunakan Reaktor Batch C. METODE ANALISIS Total Karoten Slip Melting Point (SMP) Solid Fat Content (SFC) Kadar Air iii

10 5. Kadar Asam Lemak Bebas Analisis Data IV. HASIL DAN PEMBAHASAN A. Penelitian Tahap Pertama: Karakterisasi Bahan Baku Total Karoten Slip Melting Point (SMP) dan Solid Fat Content (SFC) Kadar Air dan Kadar Asam Lemak Bebas (ALB) B. Penelitian Tahap Kedua : Pemilihan Formula Bahan baku Total Karoten Slip Melting Point (SMP) dan Solid Fat Content (SFC) C. Penelitian Tahap Ketiga: Interesterifikasi Enzimatik Menggunakan Reaktor Batch Total karoten Slip Melting Point (SMP) dan Solid Fat Content (SFC) Kadar Air dan Kadar Asam Lemak Bebas (ALB) V. KESIMPULAN DAN SARAN A. KESIMPULAN B. SARAN DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN iv

11 DAFTAR TABEL Halaman Tabel 1. Komposisi asam lemak minyak sawit... 5 Tabel 2. Komposisi triasilgliserol pada minyak sawit... 5 Tabel 3. Karakteristik olein minyak sawit merah... 6 Tabel 4. Sifat fisikokimia minyak kelapa... 8 Tabel 5. Komposisi asam lemak minyak kelapa... 9 Tabel 6. Komposisi triasilgliserol minyak kelapa Tabel 7. Kandungan karoten bahan baku Tabel 8. Kandungan karoten bahan baku yang telah diformulasi Tabel 9. Kandungan karoten hasil penelitian Widarta (2008), Hasrini (2008), dan Riyadi (2009) Tabel 10. Nilai SFC dan SMP formula bahan baku Tabel 11. Nilai SFC dan SMP bahan baku pada penelitian Hasrini (2008) Tabel 12. Kadar air dan kadar ALB bahan baku Tabel 13. Kadar air dan kadar asam lemak bebas bahan baku penelitian Widarta (2008), Hasrini (2008), dan Riyadi (2009) Tabel 14. Perbandingan total karoten sebelum dan sesudah interesterifikasi enzimatik (IE) penelitian tahap kedua Tabel 15. Perbandingan total karoten sebelum dan sesudah interesterifikasi enzimatik (IE) hasil penelitian Hasrini (2008) Tabel 16. Perbandingan SMP sebelum dan sesudah interesterifikasi enzimatik (IE) penelitian tahap kedua dibandingkan dengan SMP margarin komersial dan margarin target (Fattahi-far et al., 2006) Tabel 17. Perbandingan SMP sebelum dan sesudah interesterifikasi enzimatik (IE) penelitian Hasrini (2008) Tabel 18. Total karoten campuran sebelum dan sesudah interesterifikasi enzimatik (IE) menggunakan reaktor batch Tabel 19. AKG vitamin A yang terpenuhi per takaran saji spreads yang siap dikonsumsi v

12 Tabel 20. Perbandingan SMP sebelum dan sesudah interesterifikasi enzimatik (IE) menggunakan reaktor batch dibandingkan dengan SMP margarin komersial dan margarin target (Fattahi-far et al. 2006) Tabel 21. Kadar air sampel sebelum dan sesudah interesterifikasi enzimatik (IE) menggunakan reaktor batch Tabel 22. Kadar ALB sampel sebelum dan sesudah interesterifikasi enzimatik (IE) menggunakan reaktor batch Tabel 23. Kadar air dan kadar ALB hasil interesterifikasi Hasrini (2008) vi

13 DAFTAR GAMBAR Halaman Gambar 1. Struktur α-karoten dan β-karoten (Fennema 1996)... 7 Gambar 2. Prinsip reaksi interesterifikasi (Huyghebaert et al. 1994) Gambar 3. Desain reaktor batch (Nurcahyo 2001) Gambar 4. Diagram proses fraksinasi (modifikasi Aini et al. 2005) Gambar 5. Prosedur interesterifikasi enzimatik Gambar 6. Diagram alir prosedur interesterifikasi enzimatik mengunakan reaktor batch Gambar 7. Rangkaian reaktor batch, dengan (A) water bath, (B) reaktor batch, dan (C) agitator Gambar 8. Profil SFC hasil interesterifikasi enzimatik Hasrini (2008) Gambar 9. Profil SFC dari campuran sebelum dan sesudah interesterifikasi enzimatik (IE) penelitian tahap kedua pada sampel (a) M75, (b) M77, dan (c) M82 yang dibandingkan dengan profil SFC margarin komersial A, margarin komersial B, dan margarin target Gambar 10. Profil SFC dari campuran sebelum dan sesudah interesterifikasi enzimatik (IE) menggunakan reaktor batch yang dibandingkan dengan profil SFC margarin komersial A, margarin komersial B, dan margarin target vii

14 DAFTAR LAMPIRAN Halaman Lampiran 1. Karakteristik bahan baku interesterifikasi enzimatik Lampiran 2. Karakteristik hasil interesterifikasi enzimatik pada penelitian tahap kedua Lampiran 3. Hasil ANOVA dan uji lanjut Duncan pada karakter total karoten dari hasil interesterifikasi enzimatik penelitian tahap kedua Lampiran 4. Hasil ANOVA dan uji lanjut Duncan pada karakter SMP dari hasil interesterifikasi enzimatik penelitian tahap kedua Lampiran 5. Karakteristik hasil interesterifikasi enzimatik menggunakan reaktor batch Lampiran 6. Hasil ANOVA dan uji lanjut Duncan pada karakter total karoten dari hasil interesterifikasi enzimatik menggunakan reaktor batch Lampiran 7. Hasil ANOVA dan uji lanjut Duncan pada karakter SMP dari hasil interesterifikasi enzimatik dalam reaktor batch Lampiran 8. Hasil ANOVA dan uji lanjut Duncan pada karakter kadar air dari hasil interesterifikasi enzimatik menggunakan reaktor batch Lampiran 9. Hasil ANOVA dan uji lanjut Duncan pada karakter kadar asam lemak bebas dari hasil interesterifikasi enzimatik menggunakan reaktor batch Lampiran 10. Karakteristik margarin komersial A, margarin komersial B dan target (Fattahi-far et al. 2006) viii

15 I. PENDAHULUAN A. LATAR BELAKANG Indonesia adalah negara penghasil minyak sawit terbesar di dunia. Produksi minyak sawit Indonesia meningkat setiap tahunnya. Produksi minyak sawit kasar (CPO/crude palm oil) Indonesia dari tahun 2006 sampai tahun 2008 yaitu 16,05 juta ton pada tahun 2006, 17,10 juta ton pada tahun 2007, dan 19,33 juta ton pada tahun 2008 (Pusat Penelitian Kelapa Sawit 2010). Beragam bahan pangan menggunakan minyak sawit sebagai bahan bakunya, di antaranya adalah minyak goreng, shortening, vanaspati, mayonnaise, dan salad dressing. Akan tetapi pada kebanyakan olahan minyak sawit tersebut, kandungan β-karoten sudah banyak hilang akibat proses produksi. Salah satu bahan pangan olahan minyak sawit yang mempertahankan kandungan β-karoten di dalamnya adalah minyak sawit merah (red palm oil). Menurut Rossi et al. (2001) kandungan karotenoid dalam minyak sawit merah berkisar antara ppm, terutama α- dan β- karoten. Karoten memiliki banyak kegunaan dalam tubuh manusia. Karoten dapat berfungsi sebagai prekursor vitamin A, selain itu karoten dapat meningkatkan pengaruh anti kanker dan tumor, baik bagi kekebalan tubuh dan melawan infeksi, serta berfungsi sebagai antioksidan (Packer et al. 2005). Akan tetapi karoten sangat rentan terhadap suhu tinggi. Oleh karena itu diperlukan upaya untuk mempertahankan kandungan β-karoten agar dapat dimanfaatkan sebanyak-banyaknya. Minyak sawit merah dapat dijadikan sebagai bahan baku produk spreads. Spreads adalah produk berbentuk semi padat, plastis, mempunyai tekstur yang lembut dan viskositas yang cukup rendah sehingga dapat dengan mudah dioleskan pada suatu permukaan bahan lain seperti roti dan mampu menyebar (spreadable) (Kristanti 1989). Minyak sawit merah memiliki sifat fisik yang cocok sebagai ingredien formulasi bahan baku produk spreads yaitu memiliki stabilitas terhadap oksidasi dan termal yang tinggi, serta plastisitas pada suhu 1

16 ruang yang cenderung mengandung triasilgliserol bertitik leleh tinggi (fraksi stearin) (Lida et al. 2002). Selain itu, kandungan karoten dalam minyak sawit merah diharapkan dapat bertahan sampai menjadi produk spreads sehingga dapat meningkatkan nilai gizi spreads yang dihasilkan. Salah satu karakteristik penting dalam produk spreads adalah kandungan padatan lemak (solid fat content) di dalamnya. Untuk memperbaiki kandungan lemak padat dalam bahan baku spreads berbasis minyak sawit merah, maka dapat ditambahkan minyak kelapa. Kandungan asam lemak utama dalam minyak kelapa adalah asam laurat. Interesterifikasi enzimatik adalah pertukaran asam lemak antar triasilgliserol. Interesterifikasi terbagi menjadi tiga macam reaksi, yaitu asidolisis (perpindahan gugus asil antara asam dan ester), alkoholisis (reaksi antara lemak dan alkohol untuk menghasilkan ester), dan transesterifikasi (pertukaran gugus asil antara dua ester). Pada penelitian ini reaksi yang digunakan adalah transesterifikasi. Interesterifikasi enzimatik minyak sawit merah dengan minyak kelapa diharapkan dapat menghasilkan bahan baku spreads yang memiliki sifat plastis sehingga mempunyai kemampuan untuk dioles (spreadable) dan membentuk krim. Komposisi asam lemak pada triasilgliserol dalam minyak sawit didominasi oleh susunan palmitat-oleatpalmitat (POP) yang cenderung membentuk granula kristal yang rapuh. Oleh karena itu, perlu dilakukan interesterifikasi minyak sawit dengan minyak lain yang mengandung asam lemak berantai lebih pendek. Salah satu sumber minyak tersebut adalah minyak kelapa (coconut oil/cno) yang mengandung asam lemak berantai panjang dan pendek (Lida et al. 2002). Interesterifikasi pada penelitian ini menggunakan enzim Novozyme 435 yang merupakan lipase non-spesifik terimobilisasi dari Candida antartica. Interesterifikasi enzimatik ini dilakukan antara minyak sawit merah dengan minyak kelapa. Pada penelitian ini dilakukan pembuatan bahan baku spreads dengan menggunakan reaktor batch dengan menggunakan tiga variasi komposisi bahan baku minyak merah (red palm stearin/rps):red palm olein/rpo = 1:1 (b/b)) yang dicampur dengan CNO dengan berbagai rasio, yaitu 75:25, 77,5:12,5, dan 82,5:17,5 (b/b). Formulasi (RPO/RPS):CNO 2

17 sebesar 75:25, 77,5:12,5, dan 82,5:17,5 (b/b) telah diteliti oleh Hasrini (2008) memiliki karakter fisik yang paling mendekati bahan baku margarin interesterifikasi enzimatik ritel dan industri. Interesterifikasi enzimatik ini diharapkan mampu menghasilkan bahan baku produk spreads yang kaya dengan β-karoten. Penggunaan reaktor batch pada penelitian ini diharapkan dapat menjadi acuan dalam proses scalling up produksi bahan baku spreads berbasis minyak sawit merah di industri pangan. B. TUJUAN PENELITIAN Penelitian ini merupakan aplikasi proses interesterifikasi enzimatik menggunakan reaktor batch dalam produksi bahan baku spreads untuk mempermudah proses scalling up di industri pangan. Penelitian ini bertujuan untuk mempelajari pengaruh reaksi interesterifikasi enzimatik menggunakan reaktor batch pada beberapa lama reaksi terhadap karakteristik bahan baku spreads berbasis minyak sawit merah, yang meliputi total karoten, slip melting point (SMP), solid fat content (SFC), kadar air, dan kadar asam lemak bebas. C. MANFAAT PENELITIAN Hasil penelitian ini dapat memberikan informasi proses produksi bahan baku spreads melalui proses interesterifikasi enzimatik menggunakan reaktor batch dan juga karakteristik produk yang dihasilkan. Hasil penelitian ini diharapkan dapat menjadi acuan proses scalling up dalam industri. 3

18 II. TINJAUAN PUSTAKA A. MINYAK KELAPA SAWIT Kelapa sawit terdiri dari 80% bagian perikarp (epikarp dan mesokarp) dan 20% biji (endokarp dan endosperm). Dari minyak sawit, dapat diperoleh dua jenis minyak yang berbeda sifatnya, yaitu minyak dari inti (endosperm) sawit disebut minyak inti atau PKO (palm kernel oil) dan minyak dari sabut (mesokarp) sawit disebut minyak sawit kasar atau CPO (crude palm oil) (Ketaren 2005). Minyak sawit kasar adalah minyak yang diperoleh dari bagian mesokarp buah sawit dengan cara ekstraksi, yang dapat dilakukan dengan bermacam cara, di antaranya dengan rendering, pengepresan mekanik (hydraulic atau expeller), ekstraksi dengan pelarut ataupun menggunakan supercritical fluid extraction (Muchtadi 1992). Pengolahan minyak sawit dari sabut kelapa sawit menjadi minyak goreng secara umum melalui beberapa tahap, yaitu ekstraksi, pemurnian, dan fraksinasi. Ekstraksi adalah suatu cara untuk mendapatkan minyak dari bahan yang diduga mengandung minyak atau lemak. Pemurnian (refining) minyak goreng meliputi tahapan netralisasi atau pemisahan asam lemak bebas (deasidifikasi), pemucatan (bleaching), dan penghilangan bau (deodorisasi). Tahap terakhir yaitu fraksinasi, yang merupakan proses pemisahan fraksi cair (olein) dan fraksi padat (stearin). Fraksi padat tersusun dari asam-asam lemak jenuh, sedangkan fraksi cair tersusun dari asam-asam lemak tidak jenuh. Minyak sawit memiliki kandungan asam lemak jenuh dan asam lemak tidak jenuh dalam proporsi yang hampir sama. Asam lemak dominan pada minyak kelapa sawit adalah asam palmitat dan asam oleat (Swern 1979). Triasilgliserol dalam minyak kelapa sawit terdiri atas asam lemak jenuh dan tidak jenuh. Asam lemak jenuh meliputi asam miristat (C14:0), asam palmitat (C16:0), dan asam stearat (C18:0), sedangkan asam lemak tidak jenuhnya adalah asam oleat (C18:1), asam linoleat (C18:2), dan asam linolenat (C18:3). Asam lemak yang dominan dalam minyak kelapa sawit adalah asam palmitat (50,46%) dan asam oleat (40,35%). Komposisi asam lemak dan triasilgliserol minyak kelapa sawit dan titik cairnya dapat dilihat pada Tabel 1 dan Tabel 2. 4

19 Tabel 1. Komposisi asam lemak minyak sawit Asam lemak Minyak sawit kasar (%) Olein (%) Stearin (%) Laurat (C12) 0,10-0,40 (0,24) 0,20-0,40 (0,27) 0,10-0,30 (0,18) Miristat (C14) 1,00-1,40 (1,11) 0,90-1,20 (1,09) 1,10-1,70 (1,27) Palmitat (C16) 40,90-47,50 (44,14) 36,80-43,20 (40,93) 49,80-68,10 (56,79) Stearat (C18) 3,80-4,80 (4,44) 3,70-4,80 (4,18) 3,90-5,60 (4,93) Oleat (C18:1) 36,40-41,20 (39,04) 39,80-44,60 (41,51) 20,40-34,40 (29,00) Linoleat (C18:2) 9,20-11,60 (10,57) 10,40-12,90 (11,64) 5,00-8,90 (7,23) Linolenat (C18:3) 0,05-0,60 (0,37) 0,10-0,60 (0,40) 0,00-0,50 (0,09) Arakidat (C20:0) 0,20-0,70 (0,38) 0,30-0,50 (0,37) 0,00-0,50 (0,24) Sumber : Gee (2007) Tabel 2. Komposisi triasilgliserol pada minyak sawit Jenuh 1 ikatan rangkap 2 ikatan rangkap 3 ikatan rangkap 4 ikatan rangkap (%) (%) (%) (%) (%) MPP 0,29 MOP 0,83 MLP 0,26 MLO 0,14 PLL 1,08 PMP 0,22 MPO 0,15 MOO 0,43 PLO 6,59 OLO 1,71 PPP 6,91 POP 20,02 PLP 6,36 POL 3,39 OOL 1,76 PPS 1,21 POS 3,5 PLS 1,11 SLO 0,6 OLL 0,56 PSP 0,12 PMO 0,22 PPL 1,17 SOL 0,3 LOL 0,14 PPO 7,16 SPL 0,1 OSL 0,11 PSO 0,68 POO 20,54 OOO 5,38 SOS 0,15 SOO 1,81 OPL 0,61 SPO 0,63 OPO 1,86 OSO 0,18 Lainnya 0,16 0,34 0,19 0,15 0,22 Total 9,57 33,68 34,01 17,27 5,47 Keterangan: M: miristat; P: palmitat; S: stearat; O: oleat; L: linoleat Sumber: (Gee 2007) B. MINYAK SAWIT MERAH Minyak sawit merah (MSM) merupakan minyak sawit yang belum mengalami pemucatan. MSM diperoleh dari pemrosesan CPO secara minimal sehingga kandungan tokoferol, tokotrienol, dan karotenoidnya dapat dipertahankan. Komponen-komponen ini mempunyai kemampuan untuk memperlambat terbentuknya peroksida dan membersihkan radikal bebas (Rukmini 1994). MSM fraksi olein diperoleh dengan memisahkan fraksi olein 5

20 (cair) dan fraksi stearin (padat). Pemisahan dilakukan dengan cara peningkatan suhu sampai 70 o C dan penurunan suhu secara perlahan-lahan hingga tercapai suhu kamar sambil diagitasi. Pada suhu kamar terjadi kristalisasi fraksi stearin sehingga fraksi olein yang masih bersifat cair dapat dipisahkan dengan penyaringan vakum (Weiss 1983). Menurut Naibaho (1990), MSM mengandung karotenoid sebesar ppm dengan persentase α-karoten 36,2%, β-karoten 54,4%, δ-karoten 3,3%, likopen 3,8%, dan xantofil 2,2%. Kandungan karoten ini menyebabkan MSM berwarna kemerahan. MSM tidak dianjurkan digunakan sebagai minyak goreng, karena karotenoid yang terkandung di dalamnya dapat rusak pada suhu tinggi. MSM biasa digunakan dalam pembuatan minyak salad, serta dapat digunakan sebagai bahan fortifikan makanan untuk produk pangan berbasis minyak/lemak, seperti margarin, selai kacang, dan produk spreads lainnya. Menurut Choo et al. (1993), MSM fraksi olein memiliki kandungan karotenoid sebesar ppm dan MSM fraksi stearin masih memiliki kandungan karotenoid yang cukup tinggi, yaitu sebesar ppm. Karakteristik olein MSM dapat dilihat pada Tabel 3. Tabel 3. Karakteristik olein minyak sawit merah Parameter Jumlah Asam lemak bebas 0,04% Bilangan peroksida 0,10 mekv/kg Karoten 513 ppm Tokoferol 707 ppm Sumber : Choo et al. (1993) C. KAROTENOID Karotenoid adalah suatu pigmen alami berupa zat warna kuning sampai merah yang mempunyai struktur alifatik atau alisiklik yang tersusun oleh 40 atom C dan memiliki 2 gugus cincin dan 4 gugus metil serta selalu terdapat ikatan ganda diantara gugus metil tersebut. Tubuh manusia dapat mengubah karotenoid menjadi vitamin A, oleh karena itu karotenoid termasuk ke dalam provitamin A. Sumber provitamin A terkaya di alam adalah minyak sawit 6

21 merah, yaitu dengan aktivitas vitamin A sebesar µg retinol ekuivalen/100g porsi yang dapat dimakan (Patterson 1983). Provitamin A yang memiliki aktivitas vitamin A yang paling tinggi adalah β-karoten. Aktivitas provitamin A dinyatakan dalam retinol ekuivalen (RE, 1 RE = 1µg retinol = 6 µg β-karoten = 12 µg karotenoid (Winarno 1992)). β-karoten mempunyai beberapa aktivitas biologis yang bermanfaat bagi tubuh, antara lain untuk menanggulangi kebutaan karena xeroftalmia, meningkatkan imunitas tubuh, membantu diferensiasi sel epitel, pertumbuhan dan reproduksi. Selain itu karoten juga memiliki aktivitas antioksidan untuk mencegah timbulnya penyakit kanker, mencegah proses penuaan dini, dan mengurangi terjadinya penyakit degeneratif. Provitamin A dikonversi menjadi vitamin A di dalam tubuh. Persentase β-karoten yang dikonversi menjadi vitamin A sekitar 60-70% (Bender 2006). Struktur α- karoten dan β-karoten dapat dilihat pada Gambar 1. α-karoten β-karoten Gambar 1. Struktur α-karoten dan β-karoten (Fennema 1996) Karotenoid memberikan warna merah jingga pada minyak sawit. Pigmen ini bersifat labil terhadap panas dan jumlahnya menurun secara drastis pada suhu sekitar o C. Karotenoid akan stabil selama ± 9 bulan di dalam minyak sawit merah jika disimpan pada suhu 30 o C dan akan stabil lebih dari 1 tahun jika disimpan pada suhu 10 o C (Choo 1993). Karotenoid sangat mudah teroksidasi, hal ini karena adanya ikatan ganda pada karotenoid menyebabkan percepatan laju oksidasi karena sinar dan 7

22 katalis logam seperti tembaga, besi, dan mangan (Wafford 1980), selain itu reaksi oksidasi dapat dipicu oleh suhu yang relatif tinggi. β-karoten dapat mengalami auto-oksidasi menghasilkan produk degradasi oksidatif, yaitu retinal dan beta apo-8 -karotenal (Woggon 2002). Menurut Combs (1992), karotenoid dalam minyak sawit kasar terdapat dalam bentuk bebas dan dalam minyak yang merupakan medium pelarutnya. Sedangkan di dalam sayuran dan buah-buahan, karotenoid biasanya membentuk kompleks dengan protein atau teresterifikasi dengan asam lemak sehingga bersifat lebih stabil dibandingkan dengan karotenoid dalam minyak sawit kasar, sehingga karotenoid dalam minyak sawit merah lebih mudah diserap tubuh. D. MINYAK KELAPA Minyak kelapa atau coconut oil (CNO) diperoleh dari kopra, yaitu daging buah kelapa yang telah dikeringkan. Minyak kelapa dapat digunakan sebagai bahan baku untuk industri pangan seperti minyak goreng, shortening, emulsifier, dan lain-lain. Secara umum, deskripsi minyak kelapa dapat dijelaskan sebagai lemak yang berwarna putih sampai putih kekuningan, tergantung kepada metode ekstraksi minyak dan kualitas minyak. Pada saat meleleh, minyak kelapa berubah wujud menjadi minyak jernih sampai coklat kekuningan. Minyak kelapa relatif tahan terhadap kemungkinan terjadinya ketengikan karena derajat ketidakjenuhannya rendah (bilangan iodnya 7,5-10,5) Sifat fisikokimia minyak kelapa dapat dilihat pada Tabel 4. Tabel 4. Sifat fisikokimia minyak kelapa Sifat fisiko kimia Selang Bilangan iod ( g I 2 /100 g CNO) 7,5-10,5 Bilangan asam (mg NaOH/g CNO) 0,01 Bobot jenis (25 o C) 0,919 Titik cair ( o C) Sumber : Swern (1979) Pigmen karotenoid hampir tidak ada dalam minyak kelapa. Warna coklat pada minyak yang mengandung protein dan karbohidrat bukan disebabkan oleh pigmen, tetapi oleh reaksi browning. Warna ini merupakan hasil reaksi 8

23 dari gugus karbonil (dari pemecahan peroksida) dengan asam amino (dari protein) dan suhu sangat berpengaruh pada reaksi tersebut (Djatmiko et al. 1976). Minyak kelapa mengandung 84% triasilgliserol yang ketiga asam lemak tidak jenuh, 12% triasilgliserol dengan dua asam lemak jenuh dan satu asam lemak tidak jenuh, dan 4% triasilgliserol yang mempunyai satu asam lemak jenuh dan dua asam lemak tidak jenuh (Swern 1979). Minyak kelapa disebut juga minyak asam laurat, karena kandungan asam lauratnya paling tinggi dibandingkan dengan kandungan asam lemak lainnya, yaitu 44-52%. Komposisi asam lemak dan triasilgliserol minyak kelapa dapat dilihat pada Tabel 5 dan Tabel 6. Tabel 5. Komposisi asam lemak minyak kelapa Jenis asam lemak Jumlah (%) Asam lemak jenuh Asam kaproat (C6:0) 0,0-0,8 Asam kaprilat (C8:0) 5,5-9,5 Asam kaprat (C10:0) 4,5-9,5 Asam laurat (C12:0) 44,0-52,0 Asam miristat (C14:0) 13,0-19,0 Asam palmitat (C16:0) 7,5-10,5 Asam stearat (C18:0) Asam arakidat (C 20:0) 1,0-3,0 0,0-0,4 Asam lemak tidak jenuh Asam palmitoleat (C16:1) 0,0-1,3 Asam oleat (C18:1) 5,0-8,2 Asam linoleat (C18:2) 1,0-2,6 Sumber : Eckey (1954) 9

24 Tabel 6. Komposisi triasilgliserol minyak kelapa TAG (%) TAG (%) CCLa 12,9 LaPO 1,6 CLaLa 17,4 LaPP+MMO 2,1 LaLaLa 21,2 MMP 0,2 LaLaM 18 MOO 0,8 LaLaO 3,1 MPO+POL 1,1 LaMM 10,2 OOO 0,6 LaLaP 0,5 POO 0,3 LaMO 2,4 PPO 0,7 LaMP 5,5 PPP 0,6 LaOO 1,1 Keterangan: TAG: triasilgliserol; C: kaprat; La: laurat; M: miristat; P: palmitat; O: oleat; L: linoleat Sumber: (Tan dan Man 2002) E. INTERESTERIFIKASI ENZIMATIK Reaksi interesterifikasi adalah reaksi penyusunan kembali asam-asam lemak ke dalam molekul triasilgriserol. Interesterifikasi tidak memengaruhi derajat kejenuhan asam lemak ataupun mengisomerasi asam lemak tidak jenuh (mempunyai ikatan rangkap). Reaksi interesterifikasi tidak mengubah sifat dan profil asam lemak yang ada, akan tetapi mengubah profil lemak atau minyak karena mengubah susunan triasilgliserol (Tombs 1995). Reaksi interesterifikasi mengganti dan mendistribusi ulang gugus asil dalam trigasilgliserol. Proses pergantian asam lemak tersebut dapat terjadi melalui tiga tipe reaksi, yaitu asidolisis (perpindahan gugus asil antara asam dan ester), alkoholisis (reaksi antara lemak dan alkohol untuk menghasilkan ester), dan transesterifikasi (pertukaran gugus asil antara dua ester) (Willis dan Marangoni 2002). Reaksi transesterifikasi merupakan reaksi utama dalam penelitian ini. Reaksi transesterifikasi dapat terjadi pada triasilgliserol yang berbeda atau di antara triglasilgliserol itu sendiri. Pertukaran ester dapat meningkatkan sifat fisik lemak karena terjadi perubahan susunan gugus asil pada triasilgliserol tersebut. Reaksi transesterifikasi ini sering dipakai dalam pembuatan produk lemak seperti margarin, mentega, dan shortening. Prinsip reaksi interesterifikasi dapat dilihat pada Gambar 2. 10

25 Reaksi interesterifikasi dapat berlangsung dengan adanya enzim lipase. Lipase memiliki sifat yang dapat memutuskan asam lemak yang ada pada triasilgliserol dan kemudian menyambungnya kembali dengan asam lemak lainnya yang ditambahkan (Wolley dan Pettersen 1994). Oleh karena interesterifikasi secara kimia memiliki kekurangan dalam hal selektivitas, maka penggunaan lipase 1,3 dapat memberikan kontribusi besar dalam modifikasi lemak (interesterifikasi enzimatik). Jenis reaksi yang dikatalisis oleh lipase ini sangat dipengaruhi oleh kondisi dan jenis substrat, terutama jumlah air dalam campuran reaksi. Dalam kondisi aqueous (banyak air), reaksi akan mengarah ke hidrolisis, sebaliknya dalam kondisi jumlah air yang terbatas (kondisi microaqueous, jumlah air kurang dari 1%), maka gugus asil akan ditransfer ke molekul lain yang terdapat di dalam substrat seperti gliserol, alkohol, atau bentuk ester lainnya. Dalam hal ini reaksi mengarah ke pemindahan atau pertukaran gugus asil (Zubaidah 2005). 11

26 1. Asidolisis 2. Alkoholisis 3. Transesterifikasi Gambar 2. Prinsip reaksi interesterifikasi (Huyghebaert et al. 1994) F. ENZIM LIPASE Lipase adalah enzim yang mengkatalisis hidrolisis ikatan karboksil ester dalam asilgliserol. Keunggulan enzim lipase dalam interesterifikasi enzimatik dibandingkan dengan interesterifikasi kimiawi adalah kespesifikannya. Lipase akan mengkatalisis hidrolisis substrat yang terdapat dalam bentuk misel, agregat kecil atau partikel emulsi. Cara kerjanya berbeda-beda, tergantung dari jenis mikroorganisme dan sumber penghasilnya. Spesifitas kerjanya tergantung pada posisi atau lokasi ester, asam lemak dan asilgliserol (Macrae 1983). Enzim yang digunakan dalam penelitian ini adalah Lipozyme TL IM dan Novozyme 435 terimobilisasi. Imobilisasi enzim dilakukan untuk 12

27 meningkatkan penggunaan enzim (reusability), penghentian yang cepat dari reaksi, pembentukan produk yang lebih terkontrol, menekan biaya, dan memudahkan pemisahan enzim dari reaktan dan produk. Imobilisasi juga menyediakan kemungkinan mendapatkan lipase murni dari ekstrak kotor dan imobilisasi secara simultan. Lipozyme TL IM merupakan enzim komersial terimobilisasi yang berasal dari lipase mikrobial Thermomyces lanuginosa yang mempunyai spesifitas posisional molekul triasilgliserol pada posisi primer (sn-1 dan atau sn-3). Lipozyme TL IM ini terimobilisasi dalam bentuk metode penjebakan, yaitu enzim dijebak di dalam matriks silica gel atau di bungkus di dalam membran semipermiabel dengan erat sehingga enzim menjadi tidak bebas dalam menjalankan fungsi katalitiknya di dalam kisi-kisi polimer tersebut (Suhartono 1989). Lypozyme TL IM biasa digunakan dalam reaksi interesterifikasi untuk pembuatan bahan baku shortening dan margarin (Novozyme 2010). Novozyme 435 merupakan enzim lipase terimobilisasi komersial non-spesifik dari Candida antartica. Enzim ini dapat digunakan untuk berbagai macam substrat dan sangat stabil terhadap kenaikan suhu (termostabil). Novozyme 435 dapat digunakan dalam reaktor batch maupun reaktor kolom, akan tetapi paling baik digunakan dalam fixed-bed reactors. Novozyme 435 biasa digunakan dalam reaksi esterase untuk memproduksi ester-ester tertentu pada suhu proses yang rendah (60-70 o C). Enzim ini juga dapat digunakan untuk meresintesis lemak (triasilgliserol) dari gliserol dan asam-asam lemak bebas. Suhu proses untuk Novozyme 435 yang relatif rendah dapat mencegah pembentukan hasil sampingan sehingga dapat menurunkan biaya purifikasi produk akhir (Novozyme 2010). Novozyme 435 memiliki aktivitas katalitik sebesar 7000 PLU/g (propyl laurate units per gram) dengan carrier akrilik resin dan kadar air 1-2% (b/b) (Chang et al. 2005). Aktivitas lipase dipengaruhi oleh kondisi lingkungan, di antaranya adalah kadar air, ph, suhu, komposisi substrat, konsentrasi produk, dan kandungan lipase. Suhu optimum untuk lipase terimobilisasi adalah antara o C, sedangkan ph optimum untuk aktivitas lipase adalah antara 7-9. Kadar air 13

28 optimum untuk lipase adalah antara 0,04-11% (b/v), walaupun kebanyakan reaksi interesterifikasi membutuhkan kadar air kurang dari 1% (Willis dan Marangoni 2002). G. SPREADS Spreads adalah produk yang menyerupai margarin, tetapi mengandung lemak kurang dari 80% (Chrysam 1996). Produk olesan rendah lemak (reduced spreads) bukan merupakan margarin, tetapi dibuat dengan cara yang sama dengan margarin, mengandung lemak lebih rendah (±40%) dan mengandung kadar air lebih tinggi (±60%). Menurut Codex (2007), spreads adalah produk olahan lemak untuk olesan yang memiliki kadar lemak lebih dari 10% dan tidak melebihi 90%. Spreads dikategorikan dalam standar Codex menjadi dua kelompok, yaitu fat spreads yang memiliki kadar lemak kurang dari 80%, dan margarin yang memiliki kadar lemak lebih dari atau sama dengan 80%. Banyak tipe spreads yang tersedia secara komersial, yaitu terdiri dari campuran lemak hewani dan lemak nabati, produk dengan kandungan lemak bervariasi lebih dari 80% sampai kurang dari 5%, spreads dari fase air kontinyu air alami, hingga produk mengandung protein susu dan agen penstabil emulsi hidrokoloid. Sebagian besar spreads adalah emulsi air dalam minyak, seperti margarin dan table spreads. Spreads harus bersifat plastis, sehingga mempunyai kemampuan untuk dioles dan membentuk krim. Untuk memperoleh sifat spreadable umumnya digunakan lemak nabati. Menurut Gaman dan Sherrington (1992), plastisitas lemak disebabkan karena lemak merupakan campuran triasilgliserol yang masing-masing mempunyai titik leleh tersendiri, hal ini berarti pada suhu tertentu sebagian lemak mencair dan sebagian lagi dalam bentuk kristal padat. Menurut Moran (1994), lemak spreads berfungsi dalam meningkatkan palatabilitas produk roti dan kue seperti meminyaki roti ketika dimakan, sebagai sumber energi, menambah flavor pangan, mengandung vitamin, 14

29 sebagai sumber asam lemak esensial, pembentuk tekstur produk, dan berperan pada sensasi dingin (coolness effect) ketika dimakan. Karakter penting dari produk spreads adalah solid fat content (SFC) dan slip melting point (SMP). SFC menunjukkan jumlah kristal lemak dalam campuran, berperan pada banyak karakteristik produk seperti penampilan umum, memudahkan pengemasan, sifat organoleptik, memudahkan penyebaran (spreading), dan pengeluaran minyak. SFC antara 4-10 o C menentukan kemudahan penyebaran pada suhu refrigerator. SFC pada suhu 10 o C yang baik adalah sekitar 32% untuk mendapatkan daya oles yang baik pada suhu refrigerator. SFC pada suhu 20 dan 22 o C menentukan stabilitas produk dan daya tahan terhadap pengeluaran minyak pada suhu kamar. SFC antara o C menentukan kekentalan dan sifat pelepasan flavor spreads dalam mulut (Lida dan Ali 1998). Menurut Timms (1994), SMP adalah suhu pada saat lemak dalam pipa kapiler yang berada dalam air menjadi cukup leleh untuk naik dalam pipa kapiler. H. REAKTOR BATCH Reaktor kimia adalah sebuah alat industri kimia, dimana terjadi reaksi bahan mentah menjadi hasil jadi (produk) yang bernilai lebih. Penggunaan reaktor bergantung dari proses yang dijalankan. Pada proses produksi batch, digunakan reaktor batch. Reaktor batch adalah tempat terjadinya suatu reaksi kimia tunggal, yaitu reaksi yang berlangsung dengan hanya satu persamaan laju reaksi. Reaktor jenis ini biasanya sangat cocok digunakan untuk produksi berkapasitas kecil misalnya dalam proses pelarutan padatan, pencampuran produk, reaksi kimia, batch distillation, kristalisasi, ekstraksi cair-cair, polimerisasi, farmasi, dan fermentasi. Dalam proses batch, seluruh bahan reaksi dicampur pada awal proses. Reaksi dihentikan dan hasil reaksi dikeluarkan apabila mencapai ke tahap yang diinginkan (Masyitah 2004). Reaktor batch bisa tersusun oleh sebuah tangki dengan pengaduk serta sistem pendingin atau pemanas yang menyatu dengan reaktor. Tangki ini memiliki ukuran yang bervariasi mulai kurang dari 1 L sampai lebih dari L, tergantung kebutuhan. Reaktor 15

30 batch biasanya terbuat dari baja, stainless steel, atau baja berlapis kaca. Padatan dan cairan yang akan masuk reaktor biasanya melalui sambungan yang terdapat pada tutup atas reaktor. Untuk uap dan gas yang keluar reaktor biasanya juga melalui bagian atas, sedangkan untuk cairan keluar melalui bagian bawah (Coulson dan Ricardson 1983). Desain reaktor batch yang digunakan dalam penelitian ini dapat dilihat pada Gambar 3. Gambar 3. Desain reaktor batch (Nurcahyo 2001) Keuntungan reaktor batch adalah biaya yang dibutuhkan lebih murah dibanding reaktor alir (kontinyu), lebih mudah pengoperasiannya, lebih mudah dikontrol, dan lebih mudah dibersihkan dibanding reaktor kontinyu. Kerugian penggunaan reaktor batch adalah tidak begitu baik untuk reaksi fase gas (mudah terjadi kebocoran pada lubang pengaduk), waktu yang dibutuhkan lama, dan tidak produktif (untuk pengisian, pemanasan zat pereaksi, pendinginan zat hasil, dan lama reaksi) (Masyitah 2004). 16

31 III. BAHAN DAN METODE A. BAHAN DAN ALAT Bahan-bahan yang digunakan adalah minyak sawit merah netral (neutralized deodorized red palm oil/ndrpo) dari SEAFAST Center IPB, minyak kelapa (CNO) merk Barco, Lipozyme TL IM (lipase Thermomyces lanuginosa terimobilisasi spesifik sn-1,3) dan Novozyme 435 (lipase Candida antartica terimobilisasi non-spesifik) yang merupakan produk Novo Nordisk Bioindustrial Ltd., Denmark. Bahan-bahan untuk analisis kimia adalah heksana p.a., etanol 95% netral, indikator fenoftalein, NaOH 0,25 N, gas N 2, dan air destilata. Alat-alat yang digunakan pada penelitian ini adalah spektrofotometer, erlenmeyer, oven, desikator, timbangan analitik, labu takar, corong gelas, hot plate, termometer, peralatan titrasi, water bath, refrigerator, reaktor batch, Bruker Minispec PC 100 Nuclear Magnetic Resonance Analyzer, cawan aluminium, hot plate, magnetic stirer, pipa kapiler (milipore), buret, label kertas, kertas tissue, kertas saring, termometer, rotary shaker bath, sentrifus, dan tabung sentrifus. Selain itu juga digunakan alat-alat gelas untuk analisis. B. METODE PENELITIAN Penelitian ini dibagi menjadi tiga tahap. Penelitian tahap pertama adalah karakterisasi bahan baku. Penelitian tahap kedua yaitu pemilihan formula bahan baku kemudian dilanjutkan dengan penelitian tahap ketiga yaitu interesterifikasi enzimatik dalam reaktor batch. 1. Penelitian Tahap Pertama: Karakterisasi Bahan Baku Penelitian tahap pertama bertujuan untuk mengetahui kondisi awal minyak sawit merah sehingga dapat diketahui peluangnya untuk proses interesterifikasi enzimatik. Sebelum karakterisasi, dilakukan terlebih dahulu proses fraksinasi dan formulasi. Proses fraksinasi bertujuan untuk mendapatkan red palm olein (RPO) dan red palm stearin (RPS). Proses 17

32 fraksinasi pada penelitian ini menggunakan metode Aini et al. (2005) yang dimodifikasi Hasrini (2008). Proses fraksinasi dapat dilihat pada Gambar 4. NDRPO Pemanasan (T= 60 o C, 30 menit) Pemindahan ke tabung sentrifus 50 ml Penyimpanan di tempat gelap semalam, T ruang Sentrifugasi (V=2500 rpm, 25 menit) RPO RPS Gambar 4. Diagram proses fraksinasi (modifikasi Aini et al. 2005) NDRPO (neutralized deodorized red palm oil) dipanaskan pada suhu 60 selama 30 menit, lalu NDRPO tersebut dipindahkan ke dalam tabung sentrifus 50 ml dan didiamkan semalam (±16 jam). Pemisahan RPO dan RPS dilakukan dengan sentrifus pada kecepatan 2500 rpm selama 25 menit. Setelah proses fraksinasi, dilakukan proses formulasi terhadap RPO, RPS, dan CNO (coconut oil). Proses formulasi dilakukan dengan cara mencampurkan RPO/RPS (1:1) dan CNO dengan perbandingan 75:25, 77,25:22,5, dan 82,5:17,5. Karakteristik yang dianalisis pada penelitian tahap ini adalah total karoten, slip melting point (SMP), solid fat content (SFC), kadar air, dan kadar asam lemak bebas. 2. Penelitian Tahap Kedua: Pemilihan Formula Bahan Baku Penelitian tahap kedua bertujuan untuk memilih dua formula terbaik. Pemilihan formula campuran bahan baku dilakukan terhadap tiga formula hasil penelitian Hasrini (2008) yang menghasilkan karakter fisik paling 18

33 mendekati margarin ritel dan industri, yaitu formula (RPO/RPS)/CNO dengan rasio 75:25, 77,5:12,5, dan 82,5:17,5. Rasio RPO/RPS yang digunakan adalah 1:1. Prosedur interesterifikasi enzimatik yang dilakukan adalah dengan metode Zhang et al. (2001) yang dimodifikasi Hasrini (2008), di mana modifikasi Hasrini (2008) adalah dengan melakukan interesterifikasi enzimatik menggunakan rotary shaker bath (shaker inkubator), kecepatan agitasi 200 rpm, dosis enzim 10% (b/b), dan lama reaksi 4 jam. RPO/RPS ditambahkan CNO masing-masing dengan rasio sesuai perlakuan sebanyak 10 g. lalu dimasukkan ke dalam erlenmeyer 25 ml dan diagitasi dengan shaker inkubator pada kecepatan 200 rpm dan suhu 60 o C. Setelah mencapai suhu 60 o C dan sampel telah meleleh sempurna, kemudian dimasukkan Lipozyme TL IM sebanyak 10% (b/b) dan diagitasi kembali selama 4 jam. Hasil interesterifikasi tersebut diangkat dan Lipozyme TL IM disaring. Sampel kemudian disimpan dalam botol kaca gelap, dihembus N 2, dan disimpan dalam refrigerator. Tahapan kerja interesterifikasi enzimatik dapat dilihat pada Gambar 5. Analisis yang dilakukan meliputi total karoten, SMP, dan SFC terhadap hasil interesterifikasi enzimatik dari tiga formula yang telah ditentukan. 19

34 RPO/RPS sesuai perlakuan Penambahan CNO sesuai perlakuan Pemasukan ke dalam erlenmeyer Agitasi sampai suhu mencapai 60 ºC (V=200 rpm) Penambahan 10% (b/b) enzim Lipozyme TL IM Agitasi selama 4 jam (V=200 rpm, T=60 ºC) Penyaringan enzim Hasil interesterifikasi enzimatik Gambar 5. Prosedur interesterifikasi enzimatik (modifikasi Zhang et al. 2001) 3. Penelitian Tahap Ketiga: Interesterifikasi Enzimatik Menggunakan Reaktor Batch Penelitian tahap ketiga bertujuan untuk menghasilkan bahan baku spreads melalui proses interesterifikasi enzimatik menggunakan reaktor batch. Enzim yang digunakan pada penelitian tahap ketiga adalah enzim Novozyme 435. Selain itu penelitian tahap ketiga ini juga bertujuan untuk mendapatkan karakter bahan baku spreads yang diproduksi dalam reaktor batch. Penelitian yang dilakukan adalah pembuatan bahan baku spreads dari dua formulasi terbaik penelitian Hasrini (2008) menggunakan reaktor batch dengan perlakuan perbedaan lama reaksi. Lama reaksi yang dilakukan adalah 2 jam, 4 jam, dan 6 jam. Reaktor batch yang digunakan dalam penelitian ini memiliki kapasitas maksimum 100 g. RPO/RPS ditambahkan CNO masing-masing dengan rasio sesuai perlakuan sebanyak 50 g kemudian dimasukkan ke dalam reaktor batch dan diagitasi dengan agitator pada kecepatan 200 rpm dan suhu 60 o C. Setelah mencapai suhu 60 o C dan sampel telah meleleh sempurna, 20

35 kemudian dimasukkan Novozyme 435 sebanyak 10% (b/b) dan diagitasi kembali selama 2, 4, dan 6 jam. Hasil interesterifikasi tersebut diambil dan Novozyme 435 disaring. Sampel kemudian disimpan dalam botol kaca gelap, dihembus N 2, dan disimpan dalam refrigerator. Tahapan kerja interesterifikasi enzimatik menggunakan reaktor batch dapat dilihat pada Gambar 6. Gambar rangkaian reaktor batch disajikan pada Gambar 7. Analisis yang dilakukan meliputi total karoten, SMP, SFC, kadar air, dan kadar asam lemak bebas terhadap sampel hasil interesterifikasi enzimatik menggunakan reaktor batch dari dua formula yang telah ditentukan. RPO/RPS sesuai perlakuan Penambahan CNO sesuai perlakuan Pemasukan ke dalam reaktor batch Agitasi sampai suhu mencapai 60 ºC (V=200 rpm) Penambahan 10% (b/b) enzim Novozyme 435 Agitasi (V=200 rpm, T=60 ºC selama 2, 4, 6 jam) Penyaringan enzim Hasil interesterifikasi enzimatik Gambar 6. Diagram alir prosedur interesterifikasi enzimatik mengunakan reaktor batch 21

36 C B A Gambar 7. Rangkaian reaktor batch, dengan (A) water bath, (B) reaktor batch, dan (C) agitator C. METODE ANALISIS Metode analisis yang digunakan dalam penelitian ini meliputi total karoten, slip melting point, solid fat content, kadar air, dan kadar asam lemak bebas. Data yang didapat kemudian dianalisis secara statistik. 1. Total Karoten (PORIM p ) Analisis total karoten dalam penelitian ini didasarkan pada PORIM test method (1995) yang mengukur nilai absorbansi menggunakan spektrofotometer. Hasil analisis menggunakan metode ini sudah dinyatakan dalam ppm β-karoten. Sampel dilelehkan dan dihomogenasi. Kemudian sampel sebanyak 0,1 g dilarutkan dengan heksana p.a. ke dalam labu takar 25 ml sampai tanda tera, lalu dikocok hingga benar-benar homogen. Selanjutnya absorbansi diukur dengan spektrofotometer pada panjang gelombang 446 nm. Total karotenoid dihitung dengan menggunakan rumus: Total karoten (ppm) = 25 x 383 x absorbansi berat sampel (g) x