ANALISIS KONTAMINASI LEMAK BABI DALAM MINYAK GORENG SAWIT (RBD PALM OIL) MENGGUNAKAN SPEKTROSKOPI FOURIER TRANSFORM INFRARED (FTIR) DAN KEMOMETRIK PROPOSAL SKRIPSI PUTRI KHOLISOTUN NAWA 082210101015 Kamis, 14 Juni 2012
LATAR BELAKANG Sebagai kebutuhan dasar Minyak goreng sebagai salah satu kebutuhan pokok Makanan dan lemak Perkembangan produk makanan Ketidakjelasan bahan baku dan pengolahan Pencampuran dengan bahan lain Menambah cita rasa Pencampuran dengan minyak lain misalnya pada mie Lemak babi dalam makanan
Latar Belakang (cont..) Babi sebagai hewan yang diharamkan Indonesia mayoritas muslim (87.2%) Masalah kehalalan Analisis babi dalam makanan Melalui protein, DNA dan lemaknya FTIR sebagai salah satu metode analisis untuk lemak babi Perbedaan spektrum FTIR sulit diinterpretasi secara visual KEMOMETRIK
Rumusan Masalah 1) Bagaimana karakteristik pola spektrum inframerah pada minyak goreng sawit dan lemak babi pada spektrometer FTIR? 2) Bagaimana analisis lemak babi yang dicampurkan pada minyak goreng sawit menggunakan metode analisis Partial Least Square? 3) Bagaimana cara untuk membedakan lemak babi dengan minyak goreng sawit berdasarkan spektrum inframerahnya menggunakan metode Analisis Diskriminan? 4) Bagaimana penerapan metode FTIR untuk menganalisis lemak babi yang terdapat pada minyak dalam sampel mie instan yang beredar di pasaran?
Manfaat Penelitian 1) Memberikan metode sederhana, cepat, mudah dan relatif murah untuk mengidentifikasi adanya kontaminasi lemak babi dalam sampel makanan. 2) Memberikan informasi tentang identifikasi lemak babi dan minyak goreng sawit melalui spektrum inframerah dengan menggunakan metode analisis kemometrik. 3) Bagi mahasiswa pelaksana program dapat mengasah kemampuan, kreativitas, dan keahlian di bidang analisis farmasi.
Babi (Sus sp.) Merupakan hewan omnivora yang tergolong dalam famili Suidae dan genus Sus. Kandungan lemak dalam babi bisa mencapai 60% pada babi berukuran sedang 3 kali lemak pada sapi Beberapa agama terutama Islam mengharamkan Babi (Al an am 145)
Lemak dan minyak Lemak hewan pada umumnya berupa zat padat pada suhu ruangan, sedangkan lemak yang berasal dari tumbuhan berupa zat cair dan biasanya disebut minyak. Setiap minyak mempunyai komposisi asam lemak yang berbeda-beda dan mempunyai struktur yang spesifik Minyak goreng sawit (RBD palm oil) Minyak kelapa sawit diperoleh dari buah kelapa sawit (Elaeis quineensis Jacq). Untuk mendapatkan mutu yang dapat diterima konsumen, minyak sawit mentah diolah melalui beberapa proses yaitu rafinasi (penyulingan), bleaching (pemucatan), dan deodorisasi (penghilangan bau).
Mie Instan SNI: mie instan adalah produk makanan kering yang dibuat dari tepung terigu dengan atau penambahan makanan lain dan bahan tambahan makanan yang diizinkan. Produk ini berbentuk khas mie dan siap dihidangkan setelah dimasak atau diseduh dengan air mendidih. Dalam sebungkus mie instan, biasanya terdapat tiga atau empat macam komponen yaitu mie, bumbu, minyak dan ada yang menambahkan sayuran kering.
Spektroskopi inframerah merupakan metode fisika kimia yang didasarkan pada pengukuran vibrasi dari molekul yang tereksitasi oleh radiasi IR. Daerah inframerah (10-14000 cm -1 ) dari spektrum elektromagnetik dibagi menjadi tiga bagian a. inframerah dekat (Near IR): 14000-4000 cm -1, b. inframerah tengah (Mid IR): 4000-400 cm -1, c. inframerah jauh (Far IR): 400-4 cm -1. Spektrum IR mempunyai sifat fisik yang karakteristik kemungkinan dua senyawa punya spektrum yang sama adalah sangat kecil
Spektroskopi FTIR Keunggulan FTIR dari spektroskopi IR lain adalah adanya interferometer yang memungkinkan mengukur semua frekuensi optik secara simultan. Fungsi matematis yang disebut transformasi fourier mengubah interferogram (intensitas vs waktu) menjadi spektrum inframerah (intensitas vs frekuensi) Asesoris ATR (Attenuated Total Reflectance) meningkatkan efisiensi FTIR yaitu tidak memerlukan preparasi sampel, non destruktif, meningkatkan reprodusibilitas antar sampel, meminimalisir variasi spektra
Analisis Kemometrik disiplin ilmu kimia yang menggunakan matematika dan metode statistik untuk memproses, mengevaluasi, dan menginterpelasi sejumlah besar data dari analisis kimia. Kemometrik Multivariat Interpretasi data Klasifikasi Kalibrasi PCA LDA SIMCA ANN PLS PCR
PCA (Principal Component Analysis) Pereduksi data mengurangi jumlah variabel dalam suatu matriks untuk menghasilkan variabel baru dengan tetap mempertahankan informasi yang dimiliki oleh data. Variabel baru : skor atau komponen utama Loading: vektor antara skor dengan variabel awal Bisa mengurangi pengaruh noise dan memanfaatkan perbedaan halus dari spektrum ir PLS (Partial Least Squares) Sejenis dengan PCA dalam mereduksi data namun melibatkan variabel respon dalam korelasinya dengan prediktor. Variabel baru hasil reduksi data diregresikan dengan Ordinary Least Square (OLS)
PCR (Principal Component Regression) Teknik kalibrasi multivariat dengan PCA dahulu kemudian dilanjutkan dengan regresi antara komponen utama yg baru dengan respon Perbedaan dengan PLS: pada PCR, penentuan PC berdasarkan variasi maksimum data spektrum. Pada PLS, berdasarkan variasi maksimum data spektrum dan data respon secara bersamaan Analisis Diskriminan Variabel respon: data kualitatif Variabel prediktor: data kuantitatif Menggunakan fungsi diskriminan untuk menghasilkan pemisah yang baik antar kategori Klasifikasi sampel unknown
Validasi Silang Metode untuk menguji validitas model analisis dengan menggunakan data uji di luar data yang digunakan dalam pembentukan analisis Menentukan seberapa kuat model prediksi yang dibuat untuk dapat diimplementasikan Training set untuk membuat model prediksi, test set (set validasi) untuk memvalidasi
Validasi Silang 1. Leave one out: 1 sampel dikeluarkan dari model dan sisanya digunakan untuk membuat model lalu sampel yang 1 diujikan pada model yang baru. 2. K-fold cross validation: membagi data sampel dalam k subset sampel. Satu subset sebagai test set dan k-1 subset sebagai training set. Proses cross validation akan diulang sampai k-kali 3. 2-fold cross validation: penyederhanaan dari K-fold cross validation yaitu membagi sampel menjadi dua bagian yaitu training set dan test set
Ekstraksi Lemak Babi Metode Penelitian Pengujian sifat kimia lemak babi dan minyak goreng sawit Uji Bilangan Iodin Uji Bilangan Penyabunan Akuisisi spektrum dan pemilihan daerah bilangan gelombang menggunakan FTIR Karakterisasi spektrum lemak babi dan minyak goreng sawit Analisis dengan PLS Validasi model kalibrasi PLS Klasifikasi menggunakan Analisis Diskriminan Validasi model klasifikasi Analisis Diskriminan Analisis kontaminasi lemak babi dalam minyak goreng sawit pada sampel
Ekstraksi Lemak Padat (Hermanto, 2007) 50 gram lemak babi dicuci, diiris kecil Dioven dengan suhu 75 o C selama 12 jam hingga jaringan lemaknya mencair. Lemak padat yang mencair disaring dengan kain tipis Lemak cair disaring dengan kertas saring yang telah ditambahkan Na 2 SO 4 Hasil ekstraksi ditimbang dan ditentukan persen randemennya.
Uji Bilangan Iodin (Sudarmadji et al., 1997) 0,3 g minyak dalam erlenmeyer tertutup +10 ml kloroform + 1 ml reagen hanus, dan biarkan di tempat gelap selama 30 menit dengan sekali-kali digojog, +1 ml KI 15% + 20 ml akuades mendidih, titrasi dengan Na 2 S 2 O 3 0,1 N sampai larutan berwarna kuning pucat, + indikator amilum, titrasi lanjut sampai warna biru hilang, Blanko:1 ml hanus +1 ml KI 15% + 20 ml aquadest mendidih, dititrasi dengan larutan Na 2 S 2 O 3 0,1 N Bilangan iodin:
Uji Bilangan Penyabunan (Sudarmadji et al.,1997) 5 gram minyak dalam labu 200 ml, ditambah larutan KOH 4% dalam alkohol. Campuran direfluks selama 30 menit di atas pemanas dan didinginkan, Ditambahkan beberapa tetes indikator phenolphthalein (PP) dan larutan KOH yang berlebih dititrasi dengan larutan standar HCl 0.5 N. Dibuat titrasi blanko dengan prosedur yang sama kecuali tanpa bahan minyak. Bilangan penyabunan:
Akuisisi spektrum FTIR 1 2 3 4 5 6 Scan background Sampel diletakkan kontak langsung dengan plat ATR Scan 4000-650 cm -1 dengan 32 kali scan dan resolusi 4 cm -1 Setiap pergantian sampel, plat ATR dibersihkan dengan tisu basah isopropyl 70% dua kali tisu kering Spektrum direkam sebagai nilai absorbansi, Pengukuran diulangi untuk 2 replikasi
Pemilihan daerah bilangan gelombang metode PLS 1 14 campuran lemak babi dalam minyak sawit 0.5-80% 2 3 Spektra dipotong di 1500-1000 cm -1, 3030-2820 cm -1, 1030-900 cm -1, dan 1150-1050 cm -1 dan gabungannya dipilih berdasarkan nilai R 2 yang paling besar dan nilai RMSECV yang paling rendah
Pembuatan dan validasi model PLS Set kalibrasi: 14 campuran lemak babi cair dalam minyak goreng sawit pada konsentrasi 0.5-80% v/v Set validasi: 10 sampel independen yang terdiri dari campuran lemak babi dengan minyak goreng sawit dengan konsentrasi di dalam set kalibrasi. Data spektra di bil.gelombang terpilih diolah dengan PLS Tahapan ini dilakukan untuk spektrum normal, turunan pertama, dan turunan kedua. Parameter: R2, RMSECV Memvalidasi model kalibrasi dengan set validasi. Parameter yang dilihat adalah nilai R 2 dan RMSEP
Pembuatan dan validasi model Analisis Diskriminan Training set: 20 sampel dengan 10 sampel minyak goreng sawit dan dan 10 sampel campuran antara minyak goreng sawit dengan lemak babi. Data spektrum pada bil.gelombang terpilih diolah dengan Linear Discriminant Analysis Sampel yang mengandung lemak babi ditandai sebagai campuran sedangkan sampel yang tidak mengandung minyak ditandai sebagai murni. Test set: masing-masing 5 sampel campuran dan murni yang telah diketahui klasifikasinya sebelumnya.
Penerapan model pada sampel minyak mie instan Minyak bumbu dengan komposisi minyak goreng sawit disaring Sampel discan dan dikumpulkan absorbansi pada daerah bilangan gelombang terpilih. Data absorbansi kemudian digunakan sebagai prediktor pada model kalibrasi PLS untuk prediksi kuantitatif ataupun model klasifikasi Analisis diskriminan untuk menentukan klasifikasi minyak tersebut.