Mimpin Ginting, Herlince Sihotang, Keling Ginting *)

Transkripsi

1 Darwis Surbakti Abdi Suranta Sebayang DEHIDRASI RISINOLEAT MENJADI LINOLEAT YANG TERDAPAT DALAM MINYAK JARAK (Ricinus communis L.) MENGGUNAKAN MOLEKULAR SHIEVE SECARA REFLUKS DALAM BEBERAPA PELARUT ORGANIK Mimpin Ginting, *) Abstract Castrol oil can be isolated by extraction from kernel castrol using somes organic solvent. The isolation of castrol oil socletation give percentage % using 2-propanol as the solvent, % using ethanol as the solvent and 17.00% using n-hexana as the solvent. Ricinoleic has been found as triglyceride in castrol oil can be dehydrated by refluks using moleculer shieve in somes organic solvent to result linoleic as triglyceride. The product of dehydrated give rendement 82.58% using ethanol as the solvent, 68.75% using diethyl eter as the solvent, 80.83% using petroleum eter as the solvent and 81.69% using n-hexana as the solvent. The analysis by iodine value give best product using petroleum eter as the solvent where before dehydrated is 85 and after dehydrated The product of methenolysis of castrol oil and dehydratyed castrol oil is analyzed using FT-IR spectroscopy and GC-MS. Based on the analysis, we get 5-methyl ester fatty acid, which are methyl hexadecanoic 2.88% methyl 9,10-octadecadienoic 7.09% methyl 9-octadecadienoic 10.60%, methyl octadecanoic 2.35%, and methyl 12- hydroxy 9-octadecadienoic 77.08%. For the dehydrated castrol oil we get 8 methyl ester fatty acid, which are methyl hexadecanoic 2.99%, methyl 9.10-octadecadienoic 17.58%, methyl9-octadecadienoic 31.28%, methyl octadecanoic 7.08%, methyl 9,10-octadecadienoic (trans) 13.02%, methyl 9-octadecadienoic (trans) 10.74%, methyl 12-hydroxy 9-octadecadienoic 10.22% and another fatty acid 7.14%. Keywords: Castrol oil, Extraction, Ricinoleic, Dehydrated, Refluks, Molecculer shieve, Linoleic A. PENDAHULUAN Minyak jarak yang merupakan suatu trigliserida dapat dibedakan dengan gliserida lainnya dari viskositas, bilangan asetil dan kelarutannya dalam alkohol yang relatif tinggi. Biji jarak mengandung 54% minyak yang disusun oleh beberapa asam lemak sebagai gliserida di antaranya asam risinoleat (75 86%), asam oleat (7 12%), asam linoleat (3,5 8%), asam palmitat (2 3%), asam stearat (1 2,5%) (Ketaren, 1986 dan Sujadmaka, 1922). Asam risinoleat yang merupakan komposisi terbesar dari minyak jarak adalah asam lemak yang memiliki keunikan tersendiri, karena asam lemak ini merupakan turunan asam oleat yang pada posisi ω = 7 memiliki gugus hidroksil serta mengandung ikatan π pada ω = 9. Dengan demikian memberikan suatu pemikiran untuk mengubah senyawa ini ke berbagai bentuk senyawa kimia lainnya yang diharapkan bermanfaat dalam bidang kimia oleo. Kandungan asam lemak essensial yang terdapat dalam minyak jarak sangat rendah menyebabkan minyak jarak tidak dapat digunakan sebagai bahan pangan dan minyak goreng. Sebelum digunakan untuk berbagai macam keperluan, minyak jarak perlu diolah terlebih dahulu untuk dapat meningkatkan nilai tambah dari minyak jarak. Salah satu pengolahannya adalah dehidrasi yang mana hasilnya dimanfaatkan sebagai bahan baku untuk industri kimia oleo pengganti linoleat dari minyak kemiri maupun minyak jagung (Ketaren, 1986). Dehidrasi risinoleat dalam minyak jarak telah pernah dilakukan dengan menggunakan NaHSO 4 1% pada suhu C tekanan 5 mmhg di mana dapat dihasilkan asam linoleat terkonyugasi dan asam linoleat non konyugasi (Rumamurthi, dkk., 1998). Asam linoleat merupakan asam lemak tak jenuh (PUFA) yang merupakan asam-asam yang diperlukan bagi berlangsungnya pertumbuhan 18

2 normal semua jaringan dan ditemukan dalam lipid pembangun struktur sel (Murray, dkk., 1992; Kaban, dan Daniel, 2005). Asam lemak essensial ω = 6 yaitu linoleat berperan dalam kesehatan yang telah dibuktikan dari beberapa hasil penelitian, di antaranya dapat mencegah beberapa penyakit kronis (Winarno, 1993). Molekular Shieve adalah bahan pengering pelarut organik di mana sejumlah kecil air dapat memasuki pori-porinya dan terikat kuat pada bagian yang polar dalam molekular shieve (Portfield, 1993). Molekular shive ini mempunyai kemampuan absorbsi yang tinggi pada temperatur tertentu dan tersusun oleh kompleks unsur Al dan Si yang merupakan suatu asam lewis sehingga merupakan suatu katalis dalam reaksi dehidrasi terhadap alkohol sekunder untuk dapat menghasilkan suatu ikatan hidrokarbon tidak jenuh (Thio, 1957). Dari uraian di atas, mengingat kandungan asam lemak essensial dalam minyak jarak sangat rendah, peneliti tertarik untuk meningkatkan asam lemak essensial (linoleat) dan melakukan penelitian dengan judul Dehidrasi risinoleat menjadi linoleat yang terdapat dalam minyak jarak menggunakan molekular shieve secara refluks dalam beberapa pelarut organik. Apakah risinoleat yang terdapat dalam minyak jarak dapat didehidrasi menjadi linoleat menggunakan molekular shieve dalam berbagai pelarut organik secara refluks menggunakan alat modifikasi Claisen? Diharapkan hasil penelitian ini dapat meningkatkan nilai tambah dari minyak jarak dalam industri kimia oleo sebagai edible oil, sehingga dapat memberikan informasi di mana sebelumnya tidak dapat digunakan sebagai edible oil tetapi setelah didehidrasi diharapkan dapat digunakan karena risinoleat telah didehidrasi menjadi asam lemak essensial yaitu linoleat. B. METODE PENELITIAN Bahan-Bahan Bahan kimia yang digunakan dalam penelitian ini antara lain: metanol, benzena, asam sulfat, N-hexana, natrium sulfat anhydrous, peteroleum eter, dietil eter, kalium iodida, amilum, wijs solution, karbon tetra klorida, kalium bikromat, natrium tiosulfat, natrium hidroksida, asam asetat anhidrit, kalium hidroksida, dan asam klorida adalah berderajat p.a buatan E. Merck sedangkan biji jarak diperoleh dari tanaman jarak yang tumbuh di daerah Berastagi Kabupaten Karo dan molekular shieve yang digunakan mempunyai diameter 4,1 0 A yang umum digunakan sebagai bahan pengering pelarut organik. Alat-Alat Peralatan untuk melakukan ekstraksi, reaksi dehidrasi, metanolisis terbuat dari alat gelas yang dirancang sendiri sesuai dengan kebutuhan, penguapan pelarut digunakan rotarievaporator, sedangkan untuk analisis spektroskopi FT-IR dan GC-MS dilakukan di Laboratorium Kimia Organik Universitas Gadjah Mada Yogyakarta. Prosedur Penelitian a. Isolasi Minyak Jarak dari Biji Jarak Biji jarak pertama sekali dipisahkan dari cangkangnya kemudian dikeringkan dan dihaluskan. Serbuk biji halus kemudian diekstraksi secara sokletasi dengan beberapa jenis pelarut organik. Ekstrak yang diperoleh kemudian dikeringkan dengan Na 2 SO 4 anhidrous untuk menghilangkan adanya air. Setelah disaring dengan kertas saring whatman filtrat hasil saringan diuapkan dengan rotarievaporator sehingga diperoleh minyak jarak sebagai residu. b. Dehidrasi Risinoleat Menjadi Linoleat yang Terdapat dalam Minyak Jarak Sebanyak 46,6 g minyak jarak dimasukkan ke dalam leher dua yang dilengkapi stirrer, penangas minyak, kolom fraksinasi sepanjang 90 cm, pendingin bola dan corong pisah serta tabung CaCl 2 anhidrous. Kemudian ditambahkan pelarut organik dan sebanyak 2,0 g molekul shieve yang telah diaktifkan. Selanjutnya direfluks pada suhu pelarut selama lebih kurang 24 jam. Hasil refluks didinginkan dan ditambahkan dietil eter. Kelebihan air dihilangkan dengan penambahan Na 2 SO 4 anhidrous lalu disaring dan filtrat yang diperoleh diuapkan 19

3 dengan rotarievaporator. Residu dari hasil penguapan dianalisis harga bilangan Iodin, bilangan asam, bilangan penyabunan, bilangan hidroksil, asam lemak bebas serta komposisi jenis asam lemaknya. c. Analisis Hasil Dehidrasi Penentuan Komposisi Asam Lemak Minyak Jarak Terdehidrasi Sebanyak 10 ml sampel dimasukkan ke dalam labu leher dua yang dilengkapi dengan stirrer dan ditambahkan sebanyak 40 ml metanol. Campuran dalam keadaan dingin sambil diaduk ditetesi sebanyak 2 ml H 2 SO 4 pekat secara perlahan dan ditambahkan benzena sebanyak 40 ml. Selanjutnya direfluks selama 5 jam. Hasil reaksi diuapkan melalui rotarievaporator, kemudian residu dilarutkan dalam n-heksana. Ekstrak dicuci berturut-turut dengan larutan encer NaHCO 3 dan kemudian dengan aquadest yang selanjutnya dikeringkan dengan Na 2 SO 4 anhidrous. Dilakukan penguapan melalui rotarievaporator dan residu dari hasil penguapan dianalisis dengan spektroskopi FT-IR yang diikuti analisis GC-MS. Penentuan Bilangan Iodin Penetuan bilangan iodin dilakukan secara titrasi iodometri menggunakan pereaksi Wijs serta larutan penitrasi Na 2 S 3 O 3 dan indikator larutan kanji (AOCS. Cd 1 25). Penentuan Bilangan Asam Penentuan bilangan asam dilakukan secara titrasi acidi alkalimetri menggunakan larutan KOH dan indicator fenolfetalein (AOCS. Cd 3a 65). Penentuan Bilangan Penyabunan Ditentukan secara titrasi asidialkalimetri dengan larutan HCl dan indikator larutan fenolpthalein (AOCS.Cd 3 25). Penentuan Bilangan Hidroksil Ditentukan berdasarkan harga bilangan penyabunan sebelum dan sesudah diasetilasi (AOCS. Cd 13 60). Penentuan Asam Lemak Bebas Sebanyak 10 g minyak hasil dehidrasi ditimbang dengan teliti dalam erlenmeyer 250 ml, ditambahkan 50 ml isopropanol netral. Lalu dititrasi dengan larutan NaOH 0,1 N dengan menggunakan indikator fenolfetalein hingga warna merah jambu. Kadar asam lemak bebas (ALB) = V x N x BM x100% Berat sample(g) di mana: V = Volume NaOH yang dipakai untuk titrasi N = Normalitas larutan NaOH yang digunakan BM = Berat molekul asam lemak penyusun minyak. C. HASIL DAN PEMBAHASAN Dari sebanyak 1000 g biji jarak diperoleh kernel (daging biji) sebanyak 700 g. Hasil ektraksi minyak jarak diperoleh dengan menggunakan pelarut 2-propanol (49,9%), etanol (46,00%) dan n-heksana (17%). Dalam hal ini menggunakan pelarut 2-propanol diperoleh kandungan minyak terbanyak, disebabkan karena 2-propanol merupakan alkohol sekunder, di mana risinoleat yang terdapat dalam minyak jarak juga digolongkan ke dalam kelompok alkohol sekunder. 2-Propanol dapat mengekstraksi minyak biji jarak lebih banyak dibandingkan dengan etanol yang merupakan alkohol primer dan n-heksan merupakan hidrokarbon yang non-polar sedangkan risinoleat pada minyak jarak karena memiliki hidroksil memiliki sifat yang sedikit lebih polar. Hasil dehidrasi risinoleat pada minyak jarak menjadi linoleat menggunakan molekular shieve dalam beberapa pelarut organik diperoleh dengan menggunakan pelarut etanol (82,58%), dietileter (68,75%), petroleum eter (80,83%) dan n-heksana (81,69%). Selanjutnya hasil analisis sifat kimia dari minyak jarak terhidrasi diperoleh hasil seperti pada Tabel 1. Dehidrasi terhadap minyak jarak dengan menggunakan molekular shieve dalam beberapa pelarut organik secara refluks menggunakan alat modifikasi Claisen ternyata terbaik dijumpai menggunakan 20

4 pelarut petroleum eter dengan bilangan bilangan iodin sebesar 120,45 yang mana sebelumnya minyak jarak sebesar 85. Hal ini disebabkan karena air yang terlepas dari hasil dehidrasi segera membentuk campuran azeotrop dengan pelarut petroleum eter yang tekanan uapnya lebih besar sehingga dapat diikat oleh pelarut tersebut di bawah titik didih air. Pelarut N-heksan memiliki tekanan uap yang lebih rendah sehingga hasilnya di bawah dari hasil dehidrasi menggunakan petroleum eter. Sedangkan pelarut etanol memiliki titik didih langsung membentuk campuran homogen dengan air sehingga proses dehidrasi terhambat dan untuk pelarut dietil eter yang memiliki titik didih terendah, pelarut ini kemungkinan telah menguap sebelum terjadi dehidrasi. Molekul shieve yang digunakan dalam penelitian ini adalah tipe 4 0 A dengan rumus Na 12 (Al 12 Si 12 O 48 ). Molekular shieve ini dengan segera dapat menyerap air. Na 12 (Al 12 Si 12 O 48 ) xh 2 O Na 12 (Al 12 Si 12 O 48 )xh 2 O Selanjutnya karena penyusun kompleks dari molekul shieve adalah Al dan Si yang merupakan alam lewis (Elektrofil, E ), dalam proses dehidrasi terhadap gugus hidroksil sekunder pada risinoleat yang secara hipotesis mekanismenya diperkirakan seperti pada Gambar 1. Hasil analisis spektroskopi FT-IR untuk metil ester asam lemak minyak jarak terdehidrasi memberikan spektrum dengan puncak-puncak serapan pada daerah bilangan gelombang 3448 cm -1 menunjukkan adanya gugus OH, diperkuat pada daerah bilangan gelombang 1245 cm - 1, pada 2927 dan 2586 cm -1 menunjukkan adanya serapan C-H sp3 streaching pada CH 2 dan CH 3 dan diperkuat dengan serapan pada daerah bilangan gelombang 1363 cm -1 merupakan C-H sp3 bending simetri dan 1458 cm -1 merupakan C-H sp3 simetri. Adanya serapan pada daerah bilangan gelombang 1741 cm -1 menunjukkan gugus C=O untuk ester, diperkuat pada daerah bilangan gelombang 1172 cm -1 menunjukkan adanya gugus C-C (=O) ester dan pada 1120 cm -1 adanya C- O-C. Pada daerah bilangan gelombang 1654 cm -1 merupakan serapan yang lemah untuk C=C olefin, didukung oleh bilangan gelombang 3006 cm- 1 serta pada daerah bilangan gelombang 725 cm -1 menunjukkan puncak vibrasi rocking (CH 2 ) n untuk n lebih besar 4. Hasil analisa GC-MS terhadap metil ester asam lemak minyak jarak dan minyak jarak terdehidrasi merupakan suatu campuran asam lemak jenuh dan tak jenuh seperti pada Tabel 2. Hasil analisis GC-MS menunjukkan bahwa sebelum dehidrasi dijumpai sebanyak 5 jenis asam lemak dari penyusun trigrliserida dari minyak jarak dan sesudah terdehidrasi dijumpai 8 jenis senyawa. Hasil dehidrasi menunjukkan bahwa penurunan risinoleat terjadi sebanyak 66,78% dan penambahan linoleat sebanyak 33,51% sedangkan penambahan oleat = 31,42%. Tabel 1. Hasil Analisis Kimia Minyak Jarak Terdehidrasi No Pelarut Bilangan Bilangan Asam Lemak Bilangan Bilangan Iodin Asam Bebas (ALB) Hidroksi Penyabunan 1 Etanol 103, , Dietil-eter 86, Peroleum Eter n-hekasan ,

5 Tabel 2. Hasil GC-MS Metil Ester Asam Lemak Minyak Jarak Sebelum dan Sesudah Dehidrasi No Nama Rumus Kandungan (%) Sebelum dehidrasi Sesudah dehidrasi 1 Metil palmitat, C 17 H 34 O Unknown Metil linoleat (cis) C 19 H 34 O Metil Oleat,(cis) C 19 H 36 O Metil Stearat, C 19 H 38 O Metil linoleat,(trans) C 19 H 34 O Metil oleat,(trans) C 19 H 36 O Metil risinoleat C 19 H 36 O 2 77, Gambar 1. Mekanisme Dehidrasi Risinoleat Menjadi Linoleat pada Minyak Jarak Analisis spektroskopi MS dari metil risinoleat yang diperoleh dari hasil esterifikasi minyak jarak dan hasil dehidrasi minyak jarak, memberikan puncak ion molekul pada m/z 312 yang merupakan massa rumus dari metil risinoleat (lampiran 1), sedangkan puncak pada m/z 269 menunjukkan massa ion molekul CH 2 (CH 2 ) 2 CHOHCH 2 CH=CH(CH 2 ) 7 COOCH 3 dihasilkan dari pelepasan radikal C 3 H 7, puncak ion molekul pada m/z 255, 241 dan 227 dan merupakan massa dari ion CH 2 (CH 2 ) CHOHCH 2 CH=CH(CH 2 ) 7 COOCH 3. CH 2 CHOHCH 2 CH=CH(CH 2 ) 7 COOCH 3,dan CHOHCH 2 CH=CH(CH 2 ) 7 COOCH 3, dihasilklan dari pelepasan radikal,.ch 2, puncak pada ion molekul m/z 157 merupakan massa ion, (CH 2 ) 7 COOCH 3, dihasilkan dari pelepasan radikal C 4 H 6 O yang merupakan karakteristik alkohol rantai panjang, puncak ion molekul pada m/z 143 dan 115 merupakan massa ion (CH 2 ) 6 COOCH 3 dan (CH 2 ) 4 COOCH 3 dihasilkan dari pelepasan radikal.ch 2 dan 22

6 .C 2 H 4, puncak pada m/z=101 merupakan massa ion (CH 2 ) 3 COOCH 3 dihasilkan dari pelepasan radikal CH 2, puncak pada ion molekul m/z 88 merupakan massa ion CH 3 CH 2 COOCH 3 dihasilkan dari pelepasan.ch yang merupakan karakteristik senyawa hidrokarbon tidak jenuh, puncak pada ion molekul m/z 57 merupakan massa ion CH 3 CH 2 C=O dihasilkan dari pelepasan radikal.och 3, puncak pada ion molekul m/z 43 merupakan massa ion CH 3 C=O dihasilkan dari radikal CH 2. Hasil analisis GC-MS terhadap metil linoleat hasil dehidrasi dari risinoleat pada minyak jarak memberikan spektrum MS dengan puncak ion molekul pada m/z = 294 merupakan massa rumus dari metil linoleat (Lampiran 2). Puncak-puncak selanjutnya diikuti pada m/z 262 yang merupakan massa ion CH 3 (CH 2 ) 4 CH=CH 2 CH=CH(CH 2 ) 6 CH=C=O dihasilkan dari pelepasan CH3OH yang merupakan karakteristik senyawa metil ester. Puncak-puncak pada m/z 220 merupakan massa dari ion CH 3 (CH 2 ) 4 CH= CH 2 CH=CH(CH 2 ) 6 CH=CH 2., dihasilkan dari pelepasan radikal CH 2 C=O. Puncak pada m/z 178 merupakan massa ion CH 3 (CH 2 ) 4 CH=CH 2 CH=CHCH 2 CH=CH 2. dihasilkan dari pelepasan radikal C 3 H 6. Puncak m/z 164 merupakan massa ion CH 3 (CH 2 ) 4 CH=CH 2 CH=CHCH=CH 2., dihasilkan dari pelepasan CH 2, puncak m/z 123 merupakan massa ion CH 3 (CH 2 ) 4 CH= CHCH=CH, dihasilkan dari pelepasan radikal C 2 H 3 yang merupakan ciri khas hidrokarbon tidak jenuh. Puncak pada m/z 109, 95, 61, dan 67 merupakan massa dari ion CH 3 (CH 2 ) 4 CH=CHCH=CH, CH 3 (CH 2 ) 3 CH= CHCH=CH, CH 3 (CH 2 ) 2 CH=CHCH=CH, CH 3 CH 2 CH=CHCH=CH, dihasilkan dari pelepasan CH2. Yang merupakan karakteristik senyawa hidrokarbon tidak jenuh, puncak pada m/z 41 merupakan massa dari ion CH 2 CH=CH 2.. D. KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan Berdasarkan hasil penelitian yang dilakukan dapat disimpulkan: 1. Hasil ekstraksi minyak jarak secara sokletasi terhadap biji jarak dari tiga jenis pelarut yang digunakan yakni 2- propanol, etanol, dan N-heksana memberikan hasil yang terbaik adalah menggunakan pelarut 2-propanol. 2. Dehidrasi risinoleat pada minyak jarak menjadi linoleat terhadap minyak jarak menggunakan molekular shieve secara refluks menggunakan pelarut petroleum eter, N-heksana, etanol, dan dietil eter memberikan hasil yang terbaik adalah menggunakan pelarut petroleum eter. 3. Berdasarkan hasil analisis spektroskopi FT-IR dan GC-MS menunjukkan bahwa dehidrasi minyak jarak terjadi penurunan risinoleat dari 77,08% menjadi 10,22% sedangkan kenaikan linoleat terjadi perubahan dari 7,09% sebelum dehidrasi menjadi 30,60% sesudah dehidrasi yang terdiri dari campuran cis sebesar 17,58% dan trans sebesar 13,02%. Saran 1. Perlu dibandingkan dehidrasi risinoleat menjadi linoleat yang terdapat dalam minyak jarak menggunakan dehidrator lain seperti H 2 SO 4 (p), H 3 PO 4, dan alumina. 2. Adanya asam lemak trans yang terdapat pada hasil dehidrasi, disarankan lebih baik digunakan sebagai bahan industri kimia oleo dan apabila digunakan sebagai bahan pangan perlu dilakukan pemisahan terlebih dahulu. 23

7 E. DAFTAR PUSTAKA, (1989), Official Methods And Recommended Practices Of The American Oil Chemits Society (AOCS), 4 th edition Vol.1, Commercial Fats and Oils. Christie, W. W., (1982), Lipid Analysis- Isolation, Separation, Indentification and Structural Analysis Of Lipid, 2 nd edition, Pergaman Press Ltd., Oxford, England: 73. Jhon, M. D., (1980), Principles of Food Chemistry, Van Nostrad Reinhold Co., New York: 38. Kaban, J. dan Daniel, (2005), Sintesis n-6 Etil Ester Asam Lemak dari Beberapa Minyak Ikan Air Tawar, Komunikasi Penelitian, Vol. 17(2): Ketaren, S., (1986), Pengantar Teknologi Lemak dan Minyak Pangan, Cetakan 1, Penerbit UI-Press, Jakarta: Prtifield, W. W., (1993), Inorganic Chemistry, Seconnd Edition, Academic Press, Inc., Sandiego: 165. Rumamurthi, S., Monahar, V. and Mani, V. V. S., (1998), Characterization of Fatty Acid Isomers in Dehydrated Castrol Oil and GC-MS Techniques, JAOCS Vol. 75: Silverstein, (1981), Penyelidikan Spektrometrik Senyawa Oranik, Edisi ke-4, Erlangga Jakarta. Sujadmaka, (1992),. Prospek Pasar Budidaya Jarak, Edisi 1, PT. Penebar Swadaya, Jakarta: Thio, P. A., (1977), Molecular Shieve for Selective Adsorption, Second Edition, The British Drug Houses Ltd., England, 10, 21. Winarno, (1993), Pangan Gizi, Teknologi dan Konsumen, Edisi I, Penerbit PT. Gramedia Pustaka Umum, Jakarta. LAMPIRAN Lampiran 1. Spektrum MS Metil Risinoleat Lampiran 2. Spektrum MS Metil Linoleat dari Minyak Jarak Terdehidrasi 24