BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Minyak Kelapa Murni dan Minyak Inti Sawit Kelapa merupakan tanaman perkebunan yang mampu tumbuh dan berproduksi dengan baik bila ditanam pada ketinggian 0-600 m dari permukaan laut dengan suhu rata-rata 25 o dan kelembapan udara 80-90%. Daerah ini umumnya dilewati garis katulistiwa sehingga beriklim tropis (Setiaji dan Surip, 2002). Minyak kelapa murni (Virgin oconut il, V) merupakan produk olahan buah kelapa. Minyak kelapa murni adalah minyak yang diperoleh dari daging buah kelapa (ocos nucifera L) tua yang segar dan diproses dengan diperas dengan atau tanpa penambahan air, tanpa pemanasan atau pemanasan tidak lebih dari 60 dan aman dikonsumsi manusia (Badan Standardisasi Nasional, 2008). Proses produksi V yang tidak menggunakan pemanasan yang tinggi bukan hanya menghasilkan MFA yang tinggi, tetapi juga dapat mempertahankan keberadaan vitamin E dan enzim-enzim yang terkandung dalan daging buah kelapa. V yang dibuat dari kelapa segar berwarna putih murni ketika minyaknya dipadatkan dan jernih kristal seperti air ketika dicairkan (Syah, 2005). V berbeda dengan lemak dan minyak pada umumnya karena mempunyai kandungan asam lemak jenuh yang tinggi yaitu sekitar 90% asam lemak jenuh yang terdiri dari asam laurat, miristat, dan palmitat. Kandungan asam lemak jenuh dalam V didominasi oleh asam laurat dan asam miristat. Tingginya asam lemak jenuh yang dikandungnya menyebabkan V tahan terhadap proses ketengikan akibat oksidasi (Syah, 2005).
Kelapa sawit (Elaeis guineensis Jacq.) pada bagian buahnya terdiri dari eksokarp (kulit paling luar), mesokarp (serabut, mirip serabut kelapa), endokarp (tempurung), dan kernel (inti sawit). Pengolahan bagian serabutnya (mesokarp) dengan cara ekstraksi dapat menghasilkan minyak sawit (crude palm oil), sedangkan pengolahan bagian kernel (inti) dapat menghasilkan minyak inti sawit (palm kernel oil,pk) (Haryati, 1999). Komposisi asam lemak pada V dan PK dapat dilihat pada Tabel 2.1. Tabel 2.1 Komposisi Asam Lemak Dari V dan PK Nama Trivial Simbol Komposisi Asam Lemak (%b/b) V PK Asam karpoat 6:0 0,4-0,6 0,1-0,5 Asam kaprilat 8:0 5,0-10,0 3,4-5,9 Asam kaprat 10:0 4,5-8,0 3,3-4,4 Asam laurat 12:0 43,0-53,0 46,3-51,1 Asam miristat 14:0 16,0-21,0 14,3-16,8 Asam palmitat 16:0 7,5-10,0 6,5-8,9 Asam palmitoleat 16:1 - - Asam stearat 18:0 2,0-4,0 1,6-2,6 Asam oleat 18:1 5,0-10,0 13,2-16,4 Asam linoleat 18:2 1,0-2,5 2,2-3,4 Asam linolenat 18:3 - - Asam arakidat 20:0 <0,5 >0,9 Sumber : Brien (2009) V dan PK berbeda dengan lemak dan minyak pada umumnya karena mempunyai kandungan asam lemak jenuh yang tinggi. V dan PK mengandung sekitar 90% asam lemak jenuh yang terdiri dari asam laurat, miristat., dengan kandungan SFA sehingga V dan PK memadat dan memutih pada suhu 26 dan kembali mencair pada suhu 29 (Syah, 2005; Brien, 2009). 2.2 Asam Lemak
Asam lemak adalah asam monokarboksilat rantai lurus tanpa cabang yang mengandung atom karbon genap mulai dari -4, tetapi yang paling banyak adalah -16 dan -18. Asam lemak digolongkan menjadi tiga yaitu berdasarkan panjang rantai asam lemak, tingkat kejenuhan, dan bentuk isomer geometrisnya. Berdasarkan panjang rantai asam lemak dibagi atas; asam lemak rantai pendek (short chain fatty acids, SFA) mempunyai atom karbon lebih rendah dari 8, asam lemak rantai sedang mempunyai atom karbon 8 sampai 12 (medium chain fatty acids, MFA) dan asam lemak rantai panjang mempunyai atom karbon 14 atau lebih (long chain fatty acids, LFA). Semakin panjang rantai yang dimiliki asam lemak, maka titik lelehnya akan semakin tinggi (Silalahi, 2000; Silalahi dan Tampubolon, 2002). Berdasarkan tingkat kejenuhan asam lemak dibagi atas; asam lemak jenuh (SFA) karena tidak mempunyai ikatan rangkap, asam lemak tak jenuh tunggal (MUFA) hanya memiliki satu ikatan rangkap dan asam lemak tak jenuh jamak (PUFA) memiliki lebih dari satu ikatan rangkap. Semakin banyak ikatan rangkap yang dimiliki asam lemak, maka semakin rendah titik lelehnya (Silalahi, 2000; Silalahi dan Tampubolon, 2002). Berdasarkan bentuk isomer geometrisnya asam lemak dibagi atas asam lemak tak jenuh bentuk cis dan trans. Pada isomer geometris, rantai karbon melengkung ke arah tertentu pada setiap ikatan rangkap. Bagian rantai karbon akan saling mendekat atau saling menjauh. Jika saling mendekat disebut isomer cis (berarti berdampingan), dan apabila saling menjauh disebut trans (berarti berseberangan). Asam lemak alami biasanya dalam bentuk cis. Isomer trans biasanya terbentuk selama reaksi kimia seperti hidrogenasi atau oksidasi. Titik leleh dari asam lemak tak jenuh bentuk trans lebih tinggi dibanding asam lemak
tak jenuh bentuk cis karena orientasi antar molekul dengan bentuk cis yang membengkok tidak sempurna sedangkan asam lemak tak jenuh trans lurus sama seperti bentuk asam lemak jenuh (Silalahi, 2000; Silalahi dan Tampubolon, 2002). 2.3 Lemak Lipida adalah senyawa organik yang terdapat di dalam mahluk hidup yang tidak larut di dalam air tetapi larut di dalam pelarut nonpolar seperti heksan, dietileter. Komponen utama lipida adalah lemak, lebih 95% lipida adalah lemak. Lemak adalah triester asam lemak dan gliserol. Nama kimia dari lemak adalah triasilgliserol (TAG) dan nama lain yang sering digunakan adalah trigliserida (McKee dan McKee, 2003). Struktur kimia trigliserida dapat dilihat pada Gambar 2.1 (Darmoyuwono, 2006; McKee dan McKee, 2003). H H H H H α β α (H 2 ) 12 (H 2 ) 14 (H 2 ) 12 H 3 H 3 H 3 (α ) miristat atau posisi sn-1 (β ) palmitat atau posisi sn-2 (α ) miristat atau posisi sn-3 1,3 dimiristoil, 2 palmitoil gliserol Gambar 2.1 Struktur Kimia trigliserida Keterangan: R disebut dengan gugus asil, yang terikat pada molekul gliserol. Setiap molekul triasilgliserol (TAG) atau trigliserida (TG) dapat mengandung campuran dari tiga asam lemak yang berbeda atau semuanya sama.
Ketiga asam lemak ini teresterkan pada tiga posisi yang berbeda di dalam molekul lemaknya. Distribusi atau posisi asam lemak dalam molekul lemak dapat digolongkan berdasarkan stereospecific numbering (sn) atau atom karbon dalam molekul gliserol yakni sn-1, sn-2 dan sn-3 (McKee dan McKee, 2003). 2.4 Metabolisme Lemak Metabolisme lemak dipengaruhi oleh panjang rantai asam lemak dan posisi asam lemak didalam molekul TAG. Enzim lipase adalah sekelompok enzim yang bertanggung jawab pada metabolisme lemak dalam pencernaan manusia. Metabolisme dan transportasi triasilgliserol pada manusia dapat dilihat pada Gambar 2.2. TAG Mulut Lipase air liur jaringan Jantung Hati MFA ( 12) MFA ( 12) Sistem limpatik LFA, MAG, DAG, FFA Lambung Lipase lambung LFA, MAG, DAG, FFA Usus halus Lipase pankreatik FFA, 2-MAG Lapisan mukosa usus Gambar 2.2 Metabolisme dan transportasi triasilgliserol pada manusia (sumber: Willis et al., 1998) Keterangan: TAG (Triasilgliserol), DAG (Diasilgliserol), MAG (Monoasilgliserol), MFA (Medium chain fatty acid /asam lemak rantai sedang), LFA (Long chain fatty acid/asam lemak rantai panjang), FFA (Free Fatty Acid /asam lemak bebas). Ada tiga sumber lipase yang aktif menghidrolisa lemak sebelum diabsorpsi. Enzim lipase pada manusia bekerja secara spesifik pada posisi sn-1 dan sn-3, dan tidak menghidrolisa asil pada posisi sn-2 atau pada atom karbon nomor 2. Pada dasarnya hidrolisa lemak dimulai oleh lingual lipase dalam mulut
terutama pada bayi tetapi aktivtas ini rendah pada orang dewasa. Enzim ini aktif dalam bagian atas pencernaan, menghidrolisa lemak (TAG) menjadi monoasilgliserol (MAG), diasilgliserol (DAG), dan asam lemak bebas. Selain daripada itu lingual lipase cendrung akan menghidrolisa asam lemak rantai pendek dan sedang saja (Decker, 1996; Willis, et al., 1998). Asam lemak rantai pendek dan sedang akan mudah berinteraksi dengan medium berair sehingga dapat langsung diserap melalui lambung ke sirkulasi via vena porta ke hati, dimana akan terjadi oksidasi dan menghasilkan kalori sehingga tidak bersifat aterogenik seperti yang terjadi terhadap minyak kelapa (Willis, et al., 1988; Willis dan Marangoni, 1999; Enig, 1996; Enig, 2010). Hal ini terutama penting pada pasien yang penyerapan lemak yang tidak baik (fat malabsorption) dan juga untuk menghasilkan energi yang cepat untuk bayi yang premature. Asam lemak rantai pendek dan sedang juga dapat dimanfaatkan untuk mensuplai energi yang cepat dalam otot karena transportasi ke mitokondria tidak memerlukan carnitine (Willis dan Marangoni, 1999). Di dalam lambung lemak akan dihidrolisa oleh lipase lambung (gastric lipase) yang juga aktif terhadap asam lemak rantai pendek dan sedang, kemudian dapat memasuki sirkulasi via vena porta juga langsung ke hati. Lipase pankreas (pancreatic lipase) yang berada di dalam usus halus akan mengkataliser hidrolisa tahap terakhir dari lemak yang sedikit lebih aktif terhadap asam lemak pada posisi sn-1. Lipase pankreas walaupun lebih cendrung terhadap asam lemak pendek dan sedang tetapi dapat juga menghidrolisa asam lemak panjang yang berada pada posisi sn-1,3 (Silalahi, 2006). Setelah hidrolisa asam lemak dan 2-MAG dalam bentuk misel bersama dengan garam empedu diabsorpsi melalui mukosa intestinal. Asam lemak rantai
sedang dalam bentuk 2-MAG diserap, bercampur dengan kilomikron, dan diangkut melalui saluran limpha. Asam lemak jenuh rantai panjang dalam bentuk bebasnya tidak atau sedikit saja diserap, karena titik leleh yang tinggi akan berupa zat padat dan dapat bereaksi dengan kalsium dan magnesium membentuk garam atau sabun yang tak larut dalam air. leh karena itu, diupayakan untuk menempatkan asam lemak yang bermanfaat bagi kesehatan pada posisi sn-2 agar absorbsinya lebih baik (Willis, et al., 1988; Willis dan Marangoni, 1999). 2.5 Penentuan Jenis Asam Lemak pada Posisi sn-2 pada Triasilgliserol Enzim lipase sangat penting dalam metabolisme lemak dalam tubuh. Proses pemecahan lemak (fat splitting) melepaskan asam lemak dari struktur triasilgliserol yang dapat terjadi dengan enzim lipase spesifik pada posisi sn tertentu (Aehle, 2004). Reaksi hidrolisis dengan menggunakan enzim lipase lebih efisien dan mudah dikontrol karena dan enzim lipase spesifik pada posisi tertentu sehingga dapat mengubah produk lemak dan distribusi asam lemak sesuai dengan yang diinginkan. Apabila reaksi hidrolisis dilakukan dengan penggunaan zat kimia maka akan menghasilkan produk lemak dengan distribusi asam lemak yang acak yaitu akan menghidrolisis pada semua posisi sn dalam produk lemak. Klasifikasi enzim lipase berdasarkan spesifikasinya dapat dilihat pada Tabel 2.2 Tabel 2.2 Klasifikasi Enzim Lipase Berdasarkan Spesifikasinya Klasifikasi enzim lipase Spesifik substrat pada Regiospesifik Spesifikasi Sumber Lipase Komersil Monoasilgliserol Mono- dan Diasilgliserol Triasilgliserol Posisi sn-1,3 Jaringan lemak pada tikus Penicillium camembertii Penicillium sp. Pankreas babi Mucor miehei Aspergillus niger Lipase AP6
Nonspesifik - Thermomyces lanuginose Lipozyme TLIM Rhizomucor miehei Palatase M Posisi sn-2 andida antartica A Novozyme 435 Asam lemak rantai pendek Penicillium expansum Aspergillus sp. Pseudomonas cepacia Penicillium roqueforti Lambung bayi Getah arica papaya Asil spesifik pada lemak asam lemak jenuh cis-9 Geotrichum candidum Asam lemak jenuh rantai panjang Botrystis cinerea Stereospesifik Posisi sn-1 Humicola lanugunose Pseudomonas aeruginose Posisi sn-3 Fusarium solani cutinase Lambung kelinci Sumber : Aehle (2004); Villeneuve dan Foglia (1997) Prinsip dilakukan proses hidrolisis enzimatik bertujuan untuk menghasilkan produk monogliserida, digliserida atau gliserol dan asam lemak bebas dari posisi sn yang diinginkan dengan penambahan enzim lipase (Aehle, 2004). Reaksi hidrolisis enzimatik triasilgliserol dapat dilihat pada Gambar 2.3. Gambar 2.3 Reaksi Hidrolisis Enzimatik Triasilgliserol (Sumber: Aehle, 2004) Menurut Silalahi (2011), penentuan asam palmitat pada posisi sn-2 dapat dilakukan dengan menghidrolisis triasilgliserol secara enzimatik dengan enzim lipase yang spesifik pada posisi sn-1,3 adalah dengan menghidrolisis triasilgliserol pada posisi sn-1,3 sehingga akan menghasilkan produk 2-MAG dan asam lemak bebas dari asam lemak pada posisi sn-1,3. Kemudian dipisahkan dengan larutan polar yang mengikat 2-MAG, ataupun disentrifugasi pada kecepatan dan waktu tertentu untuk memisahkan 2-MAG dan asam lemak bebas dari asam lemak pada
posisi sn-1,3. Setelah terpisah, asam lemak bebas pada posisi sn-1,3 dimetilesterkan untuk diinjeksikan ke Kromatografi Gas. Hasil pengurangan total asam lemak dan asam lemak bebas adalah nilai produk 2-MAG. Distribusi asam palmitat pada posisi sn-2 dapat dilihat pada Tabel 2.3. Tabel 2.3 Distribusi Asam Palmitat Pada Posisi sn-2 No Sampel Distribusi Asam palmitat pada posisi sn-2 (%) Minyak nabati 1 Kelapa 15,68 2 Kelapa murni 14,67 3 Kelapa sawit 19,98 4 Kedele 19,84 5 Jagung 13,07 6 ampuran 17,85 Lemak hewani 7 Sapi 34,85 8 Ayam 33,13 9 Babi 40,56 10 Kambing 37,39 Sumber : Silalahi (2011) Berdasarkan perhitungan distribusi asam palmitat, maka dapat diperoleh persentase nilai sn-2. Persentase asam palmitat pada minyak nabati yang terdistribusi pada posisi sn-2 lebih sedikit dibandingkan dengan lemak hewani. Asam lemak palmitat yang terdapat pada minyak nabati, dalam jumlah yang terbanyak terdapat pada minyak kelapa sawit dan dalam jumlah terkecil terdapat pada minyak jagung (Silalahi, 2011). 2.6 Aktivitas Antibakteri Asam Laurat dan Monolaurin Monolaurin merupakan monoester yang terbentuk dari asam laurat yang telah diteliti memiliki aktivitas antivirus, antibakteri dan antijamur. Asam laurat merupakan komponen utama V dan PK. Asam laurat juga banyak terdapat dalam air susu ibu dan meningkatkan kekebalan tubuh bayi, itulah sebabnya bayi yang mendapat air susu ibu akan tumbuh dan berkembang dengan sempurna serta
kebal berbagai macam penyakit. Aktivitas antimikroba dari asam lemak dipengaruhi oleh ph yang merupakan faktor penentu bakteri dapat mati atau hanya terinaktivasi ph dari asam lemak rantai pendek (kaproat, kaprilat dan kaprat) yang berfungsi baik sebagai antimikroba adalah 6,5-7,5, namun untuk asam lemak rantai sedang (laurat dan miristat), ph minimum 6,5 sudah mampu membunuh bakteri (Syah, 2005). Menurut Permata (2012), V tidak memilki aktivitas antibakteri dan hidrolisis parsial dapat meningkatkan daya hambat pertumbahan bakteri V, baik itu hidrolisis dengan enzim (lipozim) maupun dengan NaH (penyabunan). Hasil yang paling baik ditunjukkan oleh hidrolisis dengan metode enzimatik dengan lama inkubasi 12 jam. Peningkatan waktu inkubasi enzimatik sebanding dengan peningkatan kandungan asam lemak bebas dalam V dan peningkatan aktivitas antibakterinya. Semakin lama inkubasi maka semakin banyak asam laurat dan monolaurin yang dihasilkan, sehingga aktivitas antibakteri semakin meningkat. Hidrolisis menggunakan NaH (penyabunan) meningkatkan kandungan asam lemak bebas sebanding dengan peningkatan NaH yang digunakan dalam hidrolisis. Semakin banyak NaH yang ditambahkan dalam reaksi penyabunan, maka semakin banyak trigliserida yang tersabunkan. Sehingga semakin tinggi kandungan asam lemak dalam V dan meningkatkan aktivitas antibakteri dari V. Rumus struktur kimia asam laurat dan monolaurin dapat dilihat pada Gambar 2.4. H asam laurat
Monolaurin Gambar 2.4 Struktur Kimia Asam Laurat Dan Monolaurin Lemak jenuh dalam minyak kelapa, seperti asam kaprat, dan asam laurat, terbukti dapat meningkatkan sistem kekebalan tubuh karena minyak kelapa berfungsi sebagai antivirus, antibakteri, antijamur, dan antiprotozoa. Asam laurat dan monogliserida yang disebut monolaurin telah terbukti berperan sebagai antivirus, khususnya virus yang berselubung lemak. Baik asam kaprat maupun asam laurat di dalam minyak kelapa dapat mengatasi andida albicans (Darmoyuwono, 2006). 2.7 Analisis Asam Lemak Asam lemak yang terdapat di dalam makanan dapat dianalisa menggunakan kromatografi gas cair dengan menggunakan kolom kapiler, dalam hal ini dapat dipisahkan isomer cis dan isomernya. Penelitian yang telah dilakukan terhadap berbagai jenis makanan untuk mengetahui jumlah asam lemak yaitu, Satchithanandam, et al (2004) menganalisis 117 produk makanan berupa margarin, kue dan crakers, produk kentang goreng, minyak nabati dan shorthening, cereals, dan mayonnaise yang ada di Amerika dengan menggunakan kromatografi gas dan diperoleh hasil 30% produk makanan berupa roti dan kue yang dianalisa kandungan asam lemaknya.
Kromatografi gas telah luas digunakan dalam metode analisa metil ester asam lemak (fatty acid methyl ester/fame). Kesuksesan pemisahan komposisi asam lemak dalam bentuk FAME dengan kromatografi gas bergantung pada kondisi percobaan dari metode yang digunakan. Kebanyakan metode kromatografi gas untuk mendeteksi asam lemak menggunakan kolom kapiler yang panjang dengan fase diam berupa senyawa yang kepolarannya tinggi. Pada kondisi ini, pemisahan berdasarkan pada panjang rantai dari asam lemak, derajat ketidakjenuhan, dan geometri serta posisi ikatan rangkapnya. Deretan elusi yang diharapkan untuk asam lemak yang spesifik dengan panjang rantai yang sama pada kolom yang kepolarannya tinggi yaitu sebagai berikut: bentuk jenuh (saturated), bentuk tidak jenuh dengan satu ikatan rangkap (monounsaturated), bentuk tidak jenuh dengan dua ikatan rangkap (diunsaturated) (Moss dan Wilkening, 2005). Berdasarkan (American il hemists Society (AS), 1997), penentuan kualitatif dan kuantitatif untuk saturated fatty acid (SFA), monounsaturated fatty acid (MUFA), dan polyunsaturated acid (PUFA) secara kromatografi gas dapat menggunakan kolom kapiler. AS e Ie-91 juga menetapkan bahwa kolom yang dapat digunakan bisa pendek (50-60 m) atau panjang (100-120 m) dengan fase diam yang kepolarannnya tinggi. Selain itu, detektor yang dapat digunakan yaitu flame ionization detector (FID) dengan suhu pengoperasian 250. Gas pembawa yang dapat digunakan yaitu helium, nitrogen, atau hidrogen. Metode boron triflorida merupakan metode yang dapat digunakan untuk menghasilkan asam lemak metil ester dari trigliserol minyak atau lemak (Moss dan Wilkening, 2005).
Metil ester asam lemak dari V dan PK dibuat terlebih dahulu dengan mereaksikan minyak dengan NaH yang akan membentuk garam natrium asam lemak, reaksi akan terus berlangsung hingga seluruh asam lemak lepas dari lemak. Kemudian ke dalam garam natrium asam lemak ditambahkan BF3 14% dalam metanol maka akan terbentuk metil ester asam lemak. Pembuatan metil ester asam lemak menggunakan NaH gunanya untuk membentuk metoksida yang bersifat basa kuat sehingga pembentukan metil ester menjadi lebih baik. BF3 adalah asam Lewis sebagai katalisator yang dapat menerima sepasang elektron sehingga pembentukan metanoat lebih cepat dan sempurna (Solomons, 1994). Nal jenuh berguna untuk memisahkan koloid berwarna putih yang tersebar dalam larutan akibat dari komponen asam lemak yang tidak tersabunkan (Haryati, 1994).