BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Jenis bahan pangan yang terbuat dari lemak menempati kedudukan penting dalam menu makanan, selain menambah cita rasa, keempukan makanan, juga dari sudut gizi penting sekali artinya untuk meningkatkan kandungan kalori dan melarutkan vitamin A, D, E, dan K (Trivedi and Singh, 2005). Pada umumnya sifat lemak yang diinginkan dalam bahan pangan adalah lemak yang mempunyai titik cair mendekati suhu tubuh (tubuh manusia) sehingga jika dikonsumsi maka lemak tersebut akan mencair sewaktu berada di mulut (Wang, et.al, 2006, Segall, et.al., 2005). Para pakar bioteknologi pangan dunia sedang giat menggalakkan pengembangan Nutrigenomic yaitu cabang ilmu bioteknologi yang mempelajari respon manusia terhadap gizi dan komponen bio-aktif makanan dengan menggunakan pendekatan genetika (DNA dan RNA), yang tujuannya untuk mengeliminasi munculnya penyakit kanker dan jantung atau kelainan lainnya pada tubuh (Aryantha, dkk., 2004). Salah satu lemak yang memenuhi karakteristik di atas adalah lemak kakao yang dapat diekstraksi dari biji kakao dengan rendemen 40%-50%, banyak digunakan pada industri permen dan sebagai bahan penyalut coklat (Kurniven, et.al., 2002; Abigor, et.al., 2003; Segall, et.al., 2005). Permen coklat berkualitas tinggi biasanya di salut dengan lemak kakao 29.5%, sedangkan 70.5% lainnya adalah merupakan campuran bubuk coklat, lemak susu, gula, dan ditambah aditif lainnya (Minifie, 1989; Wang, et.al, 2006). Disamping itu, lemak kakao digunakan juga sebagai bahan penyalut untuk kue coklat, es krim, dan puding. Kegunaan bahan penyalut terus meningkat karena memberikan kelembutan dalam makanan dan tidak rapuh, sehingga es krim tidak akan rusak pada suhu yang lebih dingin. Lemak kakao yang terdiri dari 80% trigliserida simetris yaitu SOS 20%, POS 55%, dan POP 5% dengan karakteristik yang unik yaitu memiliki titik leleh yang tajam sekitar 32 o C-35 o C, dan bersifat padat pada temperatur kamar dan bila 1
dikonsumsi akan meleleh pada temperatur tubuh, sedangkan komposisi asam lemaknya termasuk asam lemak dengan kalori tinggi yaitu asam-asam lemak rantai panjang palmitat (25.4%), stearat (33.2%) dan oleat 32.6% (O Brien, 1998, Lipp and Anklam, 1998, Ooi, et.al., 2004, Segall, et.al., 2005, Wang, et.al., 2006, Liu, et.al., 2007). Asam lemak bebas dalam bentuk rantai panjang (C14-C22) hasil hidrolisis trigliserida, memiliki ukuran molekul yang besar sehingga tidak bisa langsung diserap oleh usus, dengan bantuan enzim diangkut oleh miselus dalam bentuk emulsi dan dilepas ke dalam sel epitel usus, dan ditampung di dalam saluran getah bening, lalu disusun kembali menjadi lipoprotein. Lipoprotein ini akan dipasok ke dalam aliran darah dan sampai ke hati dan dihasilkan berupa energi, kolesterol dan sisa lemak (Shinohara, et.al., 2005, Timoti, 2005). Kolesterol dan sisa asam lemak terbentuk karena dalam proses metabolisme asam lemak rantai panjang akan membentuk LDL (low density lypoprotein) yang merupakan hasil akhir metabolisme lemak dari VLDL (very low density lypoprotein) melalui hasil antara yang dikenal dengan nama IDL (intermediate density protein), LDL sangat berperan dalam proses penimbunan kolesterol yang menyebabkan terjadinya aterosklerosis serta meningkatnya resiko terjadinya penyakit jantung koroner (PJK), kanker, diabetes dan obesitas (Murray, et.al., 2003; Nevin and Rajamohan, 2008). Lemak subtitusi yang mengandung asam lemak rantai sedang misalnya asam laurat (C12) yang terdapat pada minyak kelapa sebesar 48.2% (Cox, et al., 1995, O Brien, 1998, Ooi, et.al., 2004, Nandi, et.al., 2004). Asam lemak rantai sedang (C6-C12) memiliki sifat yang berbeda dengan asam lemak rantai panjang, karena ukuran molekulnya tidak terlalu besar mudah diserap oleh usus dan segera masuk di dalam peredaran darah dan mengalami metabolisme energi dan tidak ditimbun menjadi jaringan lemak atau kolesterol, sehingga jika seseorang mengkonsumsi minyak kelapa akan dihasilkan energi secara cepat karena jenis asam-asam lemak tersebut cepat dan mudah dicerna oleh tubuh (Sinohara, et.al., 2005; Sutarmi dan Rojaline, 2005; Timoti, 2005; Marten, et.al., 2006). Asam laurat di dalam tubuh akan diubah menjadi monolaurin yang dapat juga berfungsi sebagai antibakteri, antivirus dan antiprotozoa (Nandi, et.al., 2
2004), disamping memberikan efek hiperkolesterolemik yang lebih rendah dibanding dengan lemak susu yang kaya asam lemak palmitat (rantai panjang) (Cox, et.al., 1995; Kasai, et.al., 2003; Nosaka, et.al., 2003). Penelitian terhadap penduduk Philipina yang banyak mengkonsumsi minyak kelapa menunjukkan bahwa tidak terlihat korelasi positif antara konsumsi minyak kelapa dengan kadar kolesterol darah dan penyakit kardiovaskular (Siahaan, dkk., 1993). Keuntungan subtitusi lemak kakao dengan minyak kelapa adalah (1) tekstur minyak kelapa sangat mirip dengan tekstur lemak kakao, (2) minyak kelapa yang kaya akan laurat dapat menghasilkan lemak yang rendah kalori, (3) Dari data Badan Pengawas Perdagangan Berjangka Komoditi (BAPPEBTI) menunjukkan bahwa harga kakao tahun 2009 ini Rp.24.000/kg, sedangkan minyak kelapa hanya Rp.8970/kg pada saat yang sama. Jadi harga minyak kelapa jauh lebih murah dari harga lemak kakao. Perbedaan metabolisme asam lemak rantai panjang dengan rantai sedang dapat dilihat pada Gambar 1.1, dibawah ini (Timoti, 2005): Gambar 1.1 Perbandingan Konsumsi Asam Lemak Rantai Panjang dengan Asam Lemak Rantai Sedang Selain minyak kelapa yang kaya akan laurat juga minyak kemiri yang kaya akan asam lemak tak jenuh yaitu oleat, linoleat dan linolenat dapat digunakan sebagai pengganti lemak kakao karena asam lemak tersebut sangat bermanfaat bagi tubuh, terutama asam lemak linoleat dan linolenat yang disebut sebagai asam lemak esensial. 3
Minyak kemiri mengandung asam lemak tidak jenuh terutama oleat (10.5%), linoleat (48.5%) dan linolenat (28.5%) (Swern, 1982). Linoleat dan linolenat termasuk asam lemak esensial yaitu asam lemak yang tidak dapat dihasilkan oleh tubuh tetapi diperoleh dari makanan dan asam lemak ini termasuk polyunsaturated fatty acid (PUFA) yang dapat mencegah penyakit jantung koroner, kanker dan tumor, karena dapat meningkatkan HDL dan menurunkan LDL dalam darah (Haumann, 1997). Disamping itu juga asam linolenat dapat meningkatkan rasa yang enak pada makanan (Fendi, 1997). Selain kandungan asam lemak esensial yang tinggi dari minyak kemiri, ditinjau dari segi harga, minyak kemiri jauh lebih murah dari lemak kakao. Data dari BAPPEBTI tahun 2009, harga kemiri tanpa kulit hanya sekitar Rp.12.000/kg dengan rendemen minyak sekitar 60% dan kelimpahannya juga besar terutama daerah Sumatera Utara. Asam lemak tak jenuh seperti asam oleat, linoleat dan linolenat yang tinggi dalam minyak kemiri karena proses pemanasan, memungkinkan terjadinya asam lemak trans, yang dapat menyebabkan penyakit kardiovaskular. Asam lemak trans bersifat stabil di dalam tubuh sehingga susah untuk diuraikan yang menyebabkan terjadinya timbunan lemak (Petrauskaite, et.al, 1998, Reddy and Jeyarani, 2001, Alonso, 2002). Pengaruh asam lemak trans ini lebih buruk daripada efek negatif asam lemak jenuh dan kolesterol (Oomen, et.al., 2001; Matsuzaki, etal., 2002; Wardlaw and Kessel, 2002; Silalahi dan Tampubolon, 2002), karena adanya timbunan lemak tidak hanya menaikkan kadar LDL, tetapi juga akan menurunkan HDL sedangkan asam lemak jenuh tidak akan berpengaruhi kadar HDL (Silalahi dan Tampubolon, 2002). Adanya asam lemak trans ini dalam tubuh akan menghambat aktivitas lechitin cholesterol acyl transferase (LCAT) dan aktivitas karnitin (Silalahi, 2002). Interesterifikasi merupakan reaksi pertukaran gugus asil diantara ester-ester, yang meliputi penataan ulang (rearrangement) atau randomisasi residu asil dalam triasilgliserol dan selanjutnya menghasilkan lemak atau minyak dengan sifat-sifat baru (Belitz dan Grosch, 1987). Interesterifikasi dapat terjadi melalui proses kimia atau enzimatis. Pada interesterifikasi kimia digunakan katalis seperti NaOCH 3 dimana reaksi yang terjadi secara randomisasi, sehingga asam lemak pada ketiga 4
posisi dipertukarkan, pada proses dapat kehilangan minyak diatas 5% dan membutuhkan suhu yang lebih tinggi dengan biaya yang lebih besar bila dibandingkan dengan enzimatis (Husum, et.al., 2007). Interesterifikasi secara enzimatis banyak menggunakan enzim lipase (triasilgliserol hidrolase) yang mengkatalisis reaksi hidrolisis trigliserida menjadi digliserida, monogliserida, gliserol dan asam-asam lemak. Selain itu enzim lipase juga dapat mengkatalisis reaksi sebaliknya (reaksi sintesis). Beberapa peneliti sebelumnya yang menggunakan lipase sebagai katalis seperti Sridhar, et.al. (1991), membuat penganti lemak kakao dari jenis tumbuhan Indian Kokum (Garcinia indica) yaitu minyak yang diperoleh dari buah sejenis manggis, Dhupa (Vateria indica) minyak yang diperoleh dari inti buah Dhupa, Sal (Shorea Robusta) minyak dari buah pohon sal, dapat menggantikan lemak kakao sebesar 20% dengan menggunakan enzim lipase. Jeyarani dan Reddy (2001) membuat penganti lemak kakao dari minyak yang diperoleh dari biji pohon Simaraouba glauca, yang dapat menggantikan lemak kakao sebesar 25%. Lipase dapat diperoleh dari mikroba dan tumbuh-tumbuhan. Aplikasi reaksi enzimatis pada skala industri terkendala oleh harga lipase mikrobial yang mahal, karena biaya produksinya yang tinggi. Dengan demikian diperlukan suatu cara untuk memperoleh sumber lipase lain yang harganya lebih murah. Cara memperoleh lipase secara murah dengan mengisolasi lipase dari tumbuhtumbuhan karena mudah diperoleh dan harganya murah (Elisabeth, dkk., 1998; Elisabeth dan Siahaan, 2000, Osborn and Akoh, 2002, Liu et.al., 2007). Enzim lipase pada penelitian ini yang diperoleh dari inti sawit, biji kemiri dan biji kakao digunakan sebagai biokatalisator pada reaksi restrukturisasi lemak kakao dengan minyak kelapa dan dengan minyak kemiri melalui reaksi interesterifikasi. Salah satu kelebihan dari enzim adalah karena sifat yang spesifik. Sifat spesifik dari lipase terlihat pada substrat, posisi, jenis asam lemak dan geometrinya. Adanya spesifik lipase tersebut dapat meningkatkan hasil reaksi dengan cara mengurangi pembentukan produk samping (Morah dan Rajah, 1994, Ronne, et.al., 2005). Berdasarkan uraian di atas maka untuk mengembangkan pembuatan lemak kakao ini peneliti tertarik untuk mengganti lemak kakao dengan minyak kelapa 5
dan dengan minyak kemiri melalui reaksi interesterifikasi dengan lipase inti sawit, lipase kemiri dan lipase kakao sebagai enzim. Pemilihan ketiga lipase tersebut sebagai enzim adalah mengacu pada sifat enzim yang memiliki spesifik yang tinggi terhadap substrat. Dari penelitian ini substrat yang dipakai adalah lemak kakao, minyak kelapa, dan minyak kemiri dengan enzim lipase inti sawit, lipase kemiri dan lipase kakao. Menurut Elisabeth dan Siahaan (2000), enzim akan menghidrolisis atau mensintesis subsrat pada bagian aktifnya. Maka dari enzim yang dipakai apakah nanti akan mempengaruhi hasil yang diperoleh dari sifat spesifitas enzim tersebut terhadap masing-masing substrat yang digunakan. Dan hasil yang diperoleh akan dibandingkan dengan katalis yang telah umum digunakan yaitu katalis kimia (NaOCH 3 ) dan katalis komersial lipase lipozyme TL IM. Berdasarkan uraian-uraian di atas diharapkan melalui interesterifikasi akan diperoleh pengganti lemak kakao yang akan menurunkan asam lemak rantai panjang yang akan digantikan oleh asam laurat (minyak kelapa) dan akan meningkatkan asam lemak esensial yaitu asam lemak linoleat dan linolenat (minyak kemiri) dengan rendah/tanpa lemak trans. 1.2 Permasalahan - Bagaimana pengaruh masing-masing enzim lipase dalam restrukturisasi lemak kakao dengan minyak kelapa dan dengan minyak kemiri melalui reaksi interesterifikasi - Apakah proses interesterifikasi enzimatis akan menghindari terbentuknya lemak trans. 1.3 Pemecahan Masalah Interesterifikasi antara lemak kakao dengan minyak kelapa dan dengan minyak kemiri dapat membentuk lemak kakao yang kaya akan laurat sebagai sumber asam lemak kalori rendah dan lemak kakao yang kaya akan asam lemak esensial linoleat (omega-6) dan linolenat (omega-3) menggunakan enzim dengan harapan tidak terbentuk asam lemak trans. 6
1.4 Tujuan - Meneliti aktivitas lipase tumbuhan sebagai enzim pengganti enzim komersial dan katalis kimia - Merestrukturisasi lemak kakao dengan minyak kelapa dan dengan minyak kemiri dengan proses interesterifikasi - Memperoleh lemak kakao yang bebas asam lemak trans 1.5 Manfaat - Memberikan informasi peranan enzim lipase dari tumbuhan dalam proses restrukturisasi lemak kakao. - Memperluas pemanfaatan lipase dari tumbuh-tumbuhan sebagai alternatif enzim yang murah pengganti enzim komersial dan katalis kimia yang mahal. - Menghasilkan lemak kakao yang mengandung asam laurat sebagai lemak kalori rendah dan lemak kakao yang mengandung asam lemak esensial linoleat dan linolenat. - Menghasilkan lemak kakao yang bebas asam lemak trans. 7