Ekstraksi Cold Press dan Karakterisasi Minyak Kulit Jeruk Lemon (Citrus limon (Linn) Burm.f)
EKSTRAKSI COLD PRES DAN KARAKTERISASI
MINYAK KULIT JERUK LEMON
(Cirrus limon (Linn) Burm.f.)
OLEH :
BUD1 HARIONO
PROGRAM PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
2002
ABSTRAK
BUDI HARIONO. Ekstraksi Cold Press dan Karakterisasi Minyak
Kulit Jeruk Lemon (Citrus llmon (Linn) Burm.f). Dimbimbing oieh
ATJENG M. SYARIEF, SUROSO dan S. KETAREN.
Industri pengolahan sari jeruk lemon di PT Karunia Alam
Sejahtera (KAS) menghasilkan limbah yang berkisar 70 % dari berat
buah yang terdiri kulit, biji dan sari jeruk yang tersisa. Limbah ini
berpotensi merusak lingkungan karena pH tinggi, menimbulkan bau
serta mampu mengubah sifat kimiawi tanah. Diiain pihak, limbah
berupa kulit jeruk berpotensi menghasilkan minyak jeruk yang
mempunyai niiai ekonomi tinggi.
Minyak kplit jeruk diperoieh dengan cara pengepresan (cold
pressj. Pengepresan dilakukan setelah kulit jeruk direndam selama 9
jam dalam air yang mengandung NaHCOR 2,5 %. Pengepresan
secara bertahap ditingkatkan
dilakukan pada tekanan 500 Ib/ln"an
sampai 1.000 lb/in2. Hasil pengepresan berupa emulsi minyak dan
cairan dipisahkan dengan cara disentrifugasi pada 4000 rpm selama 15
menit. Air yang masih terikut dalam minyak dipisahkan dengan
penambahan N a S 0 4 anhidrid dan kemudian disaring dengan kertas
saring.
Rendemen tertinggi dicapai dari kondisi limbah kuiit irisan utuh
dengan 2 kali pengepresan yaitu 0.35 %. Sifat fisiko-kimia minyak
yang dihasilkan tidak berbeda dengan sifat fisiko-kimia jeruk lemon
California, hanya pada putaran optik diperoleh angka yang lebih
tinggi. Komponen utama minyak adalah golongan monoterpen dengan
84,54 Oio dari bagian minyak jeruk. Limonen merupakan komponen yang
dominan dengan jumlah sekitar 97,5 Oio dari golongan monoterpen atau
86,38 % dari volume atau berat minyak.
Limbah kulit jeruk irisan di PT KAS berpotensi menghasiikan
minyak jeruk lemon sebanyak 525 ml tiap hari atau setara dengan Rp.
4.0i4.000,- setiap harinya. Selain itu dampak kerusakan lingkungan
yang ditimbulkan limbah dengan sendirinya akan teratasi.
SURAT PERNYATAAN
Dengan ini saya menyatakan bahwa tesis yang berjudul:
EKSTRAKSI COLD PRES DAN KARAKTERISASI MINYAK KULIT
JERUK LEMON (Citrus limon (Linn) Burm.f)
Adalah benar merupakan hasil karya saya sendiri dan belum pernah
dipublikasikan. Semua sumber dan informasi telah dinyatakan secara jelas
dan dapat diperiksa kebenarannya.
Bogor, 12 Nopember 2002
w9
Budi Hariono
EKSTRAKSI COLD PRES DAN KARAKTERISASI
MINYAK KULIT JERUK LEMON
(Citrus limon (Linn) Burm.f.)
Tesis
Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelat
Magister Sains pada
Program Studi Ilmu Keteknikan Pertanian
PROGRAM PASCASARJANA
INSTJTUT PERTANIAN BOGOR
2002
Judul tesis
:
Nama
NRP
Program Studi
:
:
:
Ekstraksi Cold Press dan Karakterisasi Minyak
Kulit Jeruk Lemon (Citrus Eimon (Linn) Burm.f)
Budi Hariono
P13500004
Ilmu Keteknikan Pertanian
Menyetujui,
1. Komisi Pembimbing
T~+/
Dr. Ir. H. At-'en . S arief, MS
Ketua
Dr. Ir. Suroso, M.Am
Anggota
Ir. S ~etaren.MS
Anggota
Mengetahui,
Tanggal lulus : 12 Nopember 2002
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Jember-Jawa Timur pada tanggal 19 Mei
1966 sebagai anak nomor 4 dari pasangan Ponidjo Atmoharsono dan
Sri Sumiati. Pendidikan sarjana ditempuh di Program Studi Mekanisasi
Pertanian, Fakultas Teknologi Pertanian Universitas Jember, lulus
pada tahun 1990. Kesempatan untuk melanjutkan ke program Magister
Sains pada program studi Keteknikan Pertanian Institut Pertanian
Bogor (IPB) diperoleh dari Departemen Pendidikan Nasional pada
tahun 2000.
Penulis bekerja sebagai staf pengajar di Politeknik Pertanian
Negeri Jember sejak tahun 1992. Mata kuliah yang menjadi tanggung
jawab penulis ialah Desain Alat Mesin Pertanian.
PRAKATA
Puji syukur penulis panjatkan kepada Allah SWT atas segala
karunia-Nya sehingga karya ilmiah ini berhasil diselesaikan. Tema
yang dipilrh dalam penelitian yang dilaksanakan sejak bulan April
20U2 sampai bulan Septeinber 2002 adalah minyak atsiri dengan judul
"Ekstraksi Cold Press dan Karakterisasi Minyak Kulit Jeruk Lemon
(Citrus limot7 (Linnj E3urm.f)".
Terrma kasih penulis ucapkan kepada Bapak Dr. Tr. H. Atjeng M .
Syarief, MSAE, Or. Ir. Suroso, MAgr dan Ir. S. Ketaren, MS s e b a g a ~
komisi pembimbing serta Dr. Ir. Edy Hartulistiyoso, M.Sc sebagai
penguji yang telah banyak memberi saran. Disamping itu, penghargaan
penulis sampaikan kepada Bapak M. Sholeh darr PT KAS yang telah
meillbantu nleinberikan limbah kulit jeruk leinon serta Bapak Ma'mun,
BSc dari Balai Tanaman Obat dan Rempah (Balitro) yang telah
membantu dalam analisa Sifat Fisiko-Kimia rninyak lemon. Ungkapan
terlma kasih juga disampaikan kepada lstri dan anak-anakku yang telah
meillberi dorongan, doa dan segala kasih sayangnya.
Semoga karya ilmiah ini bermanfaat.
Bogor, Nopember 2002
Budr Hccrrono
DAFTAR IS1
Halaman
DAFTAR TABEL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
vii
DAFTAR GAMBAR . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
ix
DAPTAR LAMPIRAN .......................................
xi
PENDAHULUAN
Latar Belakang
..................................
. . . .
Tujuan Penelitian
TINJAUAN PUSTAKA
. .
--
Flavor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Tanaman JeruL
Komposisi Buah k r u k Lemon . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Minyak Jeruk Lemon ...................................
Peranan Terpen dalanz Minyak Atsiri . . . . . . . . . . . . . .
Ptrngepresan D i n g i ~
. . . . . . . .
Mekanisme Keluar Minyak dqngan Pengepresan
Dlng in ......................................................
Perlakuan Pendahuluan Sebelum Ekstqaksi ......
r
f
Pengaruh Waktu Simp n Kulit Jeruk Sebelurn
Pengepresan .............................................
Penyimpanan Minyak Atsiri ... ... ... ... ... ... ... ... ..
Penelitian tentang Minyak Kulit Jeruk Lemon ..
METODOLOGI PENELITIAN
Waktu dan Tempat Penelitian ... ... ... ... ... ... ... . ..
Bahan dan Alat ... .. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .
Metode Penelitian ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
Analisis Rendemen dan Sifat Fisiko-Kimia Minyak
HASIL DAN PEMBAHASAN
Kendemen ... ... . .. . . . ... ... ... ... . .. ... ... ... ... .. . ... . . . .
Sifat Fisiko-Kimia Minyak Kulit Jeruk ... ... ... . .
Analisis Kualitatif dan Kuantitatif Minyak Jeruk
(GC dan GC-MS) ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .
KESIMPULAN DAN SARAN
Kesimpulan ... ... . .. ... ... ... ... ... . .. ... ... .. . ... ... ... . .
Saran ... ... .. . . .. ... ... ... .. . . . . . . . . .. ... . .. .. . . .. ... ... ... .
DAFTAR PUSTAKA ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
DAFTAR TABEL
Halaman
1. Komposisi buah lemon (gr1100 gr bagian yang
dapat dimakan ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
10
2. Komposisi vitamin dan mineral buah jeruk
lemon (mg/100 gr bagian yang dapat dimakan
3. Komposisi minyak lemon dengan metode
pengepresan .. . . . . . .. .., ... ... .. . ... ... ... ... ... ... .. . . .. ...
20
4. Komposisi kimia minyak lemon ... ... ... ... ... ... ... .
21
5. Sifat fisiko kimia minyak lemon California ... ...
22
6. Rendemen minyak kulit jeruk ... ... ... ... ... ... ... ... .
22
7. Data rendemen pada penelitian pendahuluan ... ...
60
8. Data rendemen pada penelitian utama ... ... ... ... ...
61
9. Sifat fisiko-kimia minyak lemon dengan metode
pres dingin ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
63
10. Komposisi komponen aroma minyak kulit jeruk
irisan ... ... .. . ... ... .. . . .. ... . .. ... ... ... ... ... ... ... ... ... . ..
73
DAFTAR GAMBAR
Halaman
1. Penampang bagian-bagian jeruk ......................
13
2 . Karakteristik sel flavedo ...............................
14
3 . Karakteristik sel flavedo pada buah yang tua .....
14
4 . Kantong minyak ..........................................
16
5 . Sel-sel yang memproduksi minyak yang mengitari
kantong minyak .............................
6 . Lembaran-lembaran seperti dinding tipis
merupakan perpanjangan sel yang memproduksi
minyak pada jeruk yang diperoleh dari scaning
elektron mikroskop ......................................
7 . Penampang lintang buah jeruk ........................
8 . Alat pengepres hidraulik ...............................
9 . Alat sentrifugasi ............................................
10. Bahan baku limbah kulit jeruk irisan ...............
11. Diagram alir penelitian pendahuluan ...............
12 . Diagram alir penelitian utama ........................
13. Rendemen minyak kulit jeruk lemon .................
14. Berat jenis minyak kulit jeruk lemon ..............
15. Indeks bias jenis minyak kulit jeruk lemon ... ...
65
16. Putaran optik jenis minyak kulit jeruk lemon .. ...
67
17. Bilangau asam jenis minyak kulit jeruk lemon ...
69
18. Bilangan ester jenis minyak kulit jeruk lemon ...
70
DAFTAR LAMPIRAN
1. Diagram alir yroduksi dan potensi limbah di PT
KA S .............................................................
2. Anova rendemen minyak kulii jeruk dari lirnbah
itisan ...........................................................
3. Hasil identifikasi GC-MS jeruk lemon Argentina .
4. Hasil GC jeruk lemon dari kulit segar dan limbah
kulit irisan ...................................................
5. Hasil GC-MS jeruk lemofi dari limbah ...............
6 . Waktu retensi, RPA peak-peak krornatogram GC
ininyak jeruk dari limbah irisan dan segar hasil
pres dingin ...................................................
7. Hasil identifikasi GC-MS jetuk lemon dati limbah
kulit irisaa ...................................................
8. Ruinus bangun beberapa komponen minyak lemon
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Flavor jeruk merupakan flavor yang banyak dipergunakan dalam
industri makanan dan minuman. Industri-industri pangan yang mempergunakan flavor jeruk antara lain (sirup, minuman berkarbonat), industri e s krim, industri kembang gula dan industri makanan ringan. Bahkan dalam industri makanan ringan, flavor jeruk merupakan flavor
yang paling banyak disukai oleh konsumen dibandingkan dengan jenis
flavor yang lain (Chee, 1990).
Sumber utama flavor jeruk adalah minyak jeruk yang sebagian
besar terdapat
pada
kulit buahnya. Minyak kulit jeruk
banyak
dimanfaatkan untuk flavor baik sebagai flavor alami tnaupun sintetis.
Beberapa jenis flavor sintetis menggunakan minyak kulit jeruk untuk
memberikan suatu flavor dasar dan kemudian menambahkan bahanbahan kimia untuk menghasilkan aroma yang spesifik. Sesuai dengan
adanya kecenderungan penggunaan bahan tambahan
alami dalain
makanan maka penggunaan minyak kulit jeruk juga akan meningkat
(Nugroho, 1995). Selain industri pangan, minyak kulit jeruk juga
dibutuhkan
oleh
industri
pembersih (Shaw, 1979).
kosmetik,
farmasi
dan
produk-produk
Minyak jeruk merupakan salah satu hasil samping dari industri
sari buah jeruk. Industri pengolahan sari buah jeruk memiliki banyak
produk
sampingan
yang
mempunyai
potensi
pasar
potensial.
Kebanyakan dari produk-produk samping tersebut dihasilkan dalam
volume kecil tetapi mempunyai nilai ekonomi yang tinggi (Swisher dan
Swisher, 1978).
Buah jeruk merupakan buah yang dapat dimanfaatkan secara
keseluruhan. Produk utama industri pengolahan jeruk adalah sari buah
jeruk dan limbah dari sari buah jeruk berupa kulit jeruk, biji, pulp
yang masih dapat dimanfaatkan dengan cara mengekstrak minyak
jeruk, pektin, molases dan senyawa-senyawa falvonoid. Ampas dari
ekstrak produk-produk tersebut dapat dimanfaatkan sebagai pakan
ternak dengan mengeringkannya dan membentuk menjadi pellet.
Perdagangan
buah
jeruk
segar
di
lndonesia
mendorong
tumbuhnya industri yang melakukan pengolahan buah jeruk dan hasil
sampingnya. Pemanfaatan kulit jeruk untuk memperoleh minyak jeruk
merupakan upaya untuk mendapatkan nilai tambah dari buah jeruk. Hal
ini
dikarenakan
harga jualnya
yang cukup tinggi serta banyak
dibutuhkan industri pangan maupun non pangan. Bagi industri yang
memproduksi sari buah jeruk alami, produksi minyak atsiri merupakan
suatu pemanfaatan limbah yang dapat meningkatkan nilai tambah
produksi.
Salah satu industri yang mengolah sari buah jeruk alami dari
buah jeruk
lemon
adalah
PT. Kurnia
Abadi
Sejahtera (KAS).
Pengolahan jeruk lemon menjadi sari buah (jus) dilakukan dengan cara
pengepresan dan diperoleh jus sebagai produk utama dan ampas yang
terdiri dari serat daging serta kulit. Kulit dan serat daging, pada
pengolahan lemon dibuang sebagai limbah. PT KAS dalain produksi jus
menggunakan jeruk lemon yang didatangkan dari Palembang.
Kapasitas produksi per hari mampu mengolah buah jeruk lemon
sebanyak l , 5 ton per hari dengan menghasilkan 1000 inner jus lemon.
Berat 1 inner (390 ml) adalah 340 gram, sehingga produk jus lemon
setara dengan 340 kg. Bila rata-rata terdapat jeruk dengan grade D
sebesar 15 % yang tidak memenuhi persyaratan proses, maka setiap
harinya dihasilkan sebesar 935 kg kulit lemon. Limbah berupa kulit
jeruk terdiri atas dua macam yaitu limbah irisan serta limbah non
irisan, dimana rationya adalah 1 : 7, sehingga diperoleh limbah irisan
sebanyak 125 kg. Limbah inilah yang berpotensi menghasilkan minyak
jeruk lemon.
Menurut Wright (1991) rendemen kulit jeruk lemon adalah 0,4 %
sehingga dari 125 kg kulit jeruk yang dihasilkan PT. KAS dapat
menghasilkan 0,5 kg minyak lemon. Bila harga minyak lemon di
pasaran dunia (per 1 Oktober 2002) adalah $ 8,5 per 10 ml serta berat
jenis minyak lemon sebesar 0,85 gram/cm', maka nilai yang terbuang
adalah sebesar $ 500 atau setara Rp 4.500.000,- setiap hari.
Apabila kulit lemon dibuang dan tidak diproses lebih lanjut
maka akan mernbusuk dan menimbulkan bau yang tidak sedap. Selain
itu karena bersifat asam (pH 2,2-2,4) dapat mengubah sifat kimiawi
tanah sehingga akan menimbulkan pencemaran lingkungan (Mohsenin,
1980). Oleh karena itu, pengolahan hasil ikutan berupa kulit jeruk
lemon
dapat
mengurangi
dampak
negatif
berupa
pencemaran
lingkungan serta dapat mendatangkan keuntungan yang cukup besar. Di
lain pihak juga mampu menyediakan lapangan kerja baru bagi warga
sekitar pabrik pengolahan minyak lemon.
Tujuan Penelitian
Tujuan utama dari penelitian ini adalah sebagai berikut :
I . Melakukan ekstraksi minyak kulit jeruk lemon dari limbah kulit
irisan yang dihasilkan
dari PT. KAS Bogor dengan metode
pengepresan dingin.
2 . Menganalisa sifat fisiko dan kimia serta melakukan karakterisasi
dan identifikasi
komponen-komponen
penting penyusun
flavor
minyak kulit jeruk lemon baik secara kualitatif maupun kuantitatif
dari ekstraksi pengepresan dingin.
Sedangkan
tujuan
tambahan
adalah
mempelaj ari
pengaruh
N a H C 0 3 dalam lama proses perendaman, ukuran rajangan kulit limbah
irisan terhadap rendemen dan mutu minyak lemon yang dihasilkan.
TINJAUAN PUSTAKA
Flavor
Flavor menurut difinisi BSI (British Standars Institution) adalah
kombinasi rasa dan bau. Sedangkan menurut
Health (1986), flavor
adalah suatu sensasi yang timbul yang disebabkan komponen kimia
yang volatil atau nonvolatil, yang berasal dari alam ataupun buatan.
IOFI (International Organisation of the F l a v o r Industry) mengklasifikasikan bahan perisa (flavoring agent) berdasarkan sifat-sifat
alaminya sebagai berikut :
I . Alami : bahan perisa yang berasal dari binatang atau tanaman baik
yang mentah ataupun terproses secara fisik atau mikrobiologis
(ekstraksi dengan pelarut, distilasi atau fermentasi), baik berupa
bahan baku ataupun yang telah terproses untuk konsumsi manusia.
2. Identik alami : bahan perisa yang secara kimia identik dengan yang
terdapat pada bahan perisa alami yang normal dan dibuat dengan
proses kimia.
3. Artifisial : bahan perisa yang tidak atau belum ditemukan identik
dengan bahan perisa alami yang normal dan dibuat dengan proses
kimia (Cowley dan Knights, 1991).
Swaine (1972) menyatakan bahwa perisa adalah bahan yang
ditambahkan ke dalam bahan pangan untuk menghasilkan flavor
tertentu.
Tanaman Jeruk
Buah jeruk termasuk famili Rutaceae dan genus Citrus. Genus
Citrus mempunyai beberapa spesies, diantaranya adalah jeruk lemon
(C'ilrus medica), jeruk manis (Citrus sinensls), jeruk tangerine (Cltrus
n o b ~ l z s ) serta jeruk besar (Citrus maxima). Buah jeruk termasuk
golongan buah sejati, karena terjadi dari satu bunga dengan satu bakal
buah saja (Sarwono, 1994).
Menurut Samson (1980) klasifikasi jenis jeruk sangat sulit
karena banyak terdapat bermacam jenis kultivar, hibrid dan mutasi.
Secara geografis jeruk tumbuh pada daerah 35" lintang utara sampai
40" lintang selatan dan pada ketinggian sampai 2000 meter di atas
permukaan laut. Suhu optimum bagi pertumbuhan tanaman jeruk
adalah 25°C sampai 30°C.
Warna buah jeruk yang mengarah ke kuning, oranye dan merah
disebabkan oleh pigmen-pigmen karotenoid yang terletak diantara
kloroplas pada kulit. Beberapa jenis pigmen tersebut tidak dapat
berkembang kecuali jika tercapai suhu dibawah 13°C selama beberapa
jam. Hal inilah yang menyebabkan warna buah jeruk di daerah tropis
dapat berbeda dengan buah jeruk dari daerah sub tropis. Didaerah
tropis warna buah jeruk dapat tetap hijau walaupun telah matang
(Samson, 1980 diacu Nugroho, 1995).
Menurut Hume (1957), varietas jeruk lemon (Citrus limon (Linn)
Burmf.) adalah sebagai berikut :
1 . Eureka : bentuk membujur, ukuran sedang (2 718 x 2 inchi), warna
kuning lemon, puncak berputing, putting kecil dan kasar, tumbuh
baik di California.
2. Everbearing : bentuk bulat, ukuran sedang (3 9/16 x 2 inchi), warna
kuning, puncak berujung dengan panjang sekitar 518 inchi.
3. Genoa : bentuk membujur, mempunyai dua ujung, ukuran sedang (3
318 x 2 inchi), warna kuning lemon terang, puncak berputing,
putting kecil dan sedikit runcing diujungnya.
4 . Lisbon : bentuk membujur, ukuran sedang ( 3 % x 2 1/8), warna
kuning lemon, puncak berputing, kulit halus, seragam dalam
ukuran, kematangan terpelihara dengan baik.
5. Meyer : bentuk lonjong sampai bulat, ukuran sedang sampai besar (
2 5/8
-
3 !A panjang x 2 518
-
3 inchi lebar), warna kuning lemon
terang, ujung membesar dan berkulit halus.
6 . Otohite : bentuk hampir bulat, biasanya berukuran 1 118 x 2 118
inchi, warna agak kuning, puncak agak lonjong dan kasar.
7.
Panderosa : bentuk berleher dan membujur, ukuran besar (4 3 / 8 x
4
1i8 inchi), warna kuning lemon, puncak rata dan sedikit
indikasi puting dan pangkal berleher.
8.
Rough (Florida rough; French) : bentuk bermacam-macam, ukuran
sedang sampai besar ( 2 7/16 x 2 5/16 inchi), warna kuning lemon.
9.
Sicily : bentuk membujur, ukuran sedang ( 2 % x 3 '/k inchi), warna
kuning terang bercahaya, ujung berputing, puting pendek dan
kasar, kulit tipis, halus dan manis. Sel-sel minyak biasanya
banyak dipermukaan.
10. Sweet : bentuk rata, ukuran sangat kecil (2 x 2 118 inchi), warna
berbintik-bintik, kuning keabu-abuan, daging buah lemon gelap,
kasar berpasir, jus manis dan hambar dengan sedikit rasa lemon.
11. Villafranca : bentuk bulat membujur, ukuran sedang sampai besar
(3 x 2 5i16 inchi), warna kuning lemon cerah, puncak berujung,
tumpul dan kasar dengan panjang sekitar % inchi. Umumnya
ditanam di Florida.
Komposisi Buah Jeruk Lemon
Komposisi buah jeruk lemon dapat dilihat pada Tabel 1,
sedangkan komposisi vitamin dan mineral buah jeruk lemon dapat
dilihat pada Tabel 2 .
Tabel 1 . Komposisi buah lemon (grIl00 gr) bagian
yang dapat dimakan")
I
Jumlah
Komposisi
I
176
Berat buah (g)
1 Bagian yang dapat dimakan (%)
I
66
I
1 Protein (g)
/ Lemak (g)
I
0.8
Glukosa
I Fruktosa
/
Sukrosa
0.4
II
I Serat diet
I
/ Asam malat
I
0.32
I
1 Asam
I
4.51
1
1
Asam organik (g)
II
sitrat
2.5
I
95
Energi (kJ)
I
I
: Endokarp
Sumber : Wills
I
II
(#'
el
a1 (1985)
Menurut Albrigo dan Carter (1977) diacu Nugroho (1995),
bagian-bagian utama buah jeruk jika dilihat dari luar sampai k e dalain
adalah kulit (tersusun atas epidermis, flavedo, kelenjar minyak, albedo
dan ikatan pembuluh), segmen-segmen (terdiri atas dinding segmen,
rongga cairan dan biji), serta core (bagian tengah yang terdiri dari
ikatan pembulub dan jaringan parenkim) seperti tertera pada Gambar
Tabel 2 . Komposisi vitamin dan mineral buah jeruk lemon
(mg/100 gr) bagian yang dapat dimakan ( # )
Komposisi
I
Jumlah
Karotenoid (mg)
Sumber : Wills et a11 (1985)
Selanjutnya Albrigo dan Carter (1977) diacu Nugroho (1995),
menyebutkan secara fisik kulit jeruk dapat dibagi menjadi dua bagian
utama yaitu flavedo (kulit bagian luar yang berbatasan dengan lapisan
epidermis) dan albedo (kulit bagian dalam yang berupa jaringan busa).
Epidermis merupakan jaringan terluar yang melindungi buah jeruk.
Epidermis terdiri atas lapisan lilin, matriks kutin, dinding sel primer,
dan dinding epidermal. Flavedo sebagai Iapisan kedua dicirikan dengan
adanya warna hijau, kuning atau oranye, kelenjar minyak dan tidak
terdapat ikatan pembuluh. Pigmen yang terdapat pada flavedo adalah
kloroplas dan karetenoid. Sejalan dengan kematangan buah, maka
kloroplas terdegradasi sehingga buah jeruk yang tadinya hijau sebelum
matang menjadi berwarna oranye. Kelenjar minyak merupakan sumber
tempat berakumulasinya minyak jeruk. Dengan semakin meningkatnya
kematangan buah maka dinding kelenjar menjadi semakin tipis.
Kelenjar minyak turut membesar sejalan dengan pertumbuhan atau
kematangan buah.
Albedo
merupakan
jaringan
spon
berwarna
putih
yang
berhubungan dengan core ditengah-tengah buah. Albedo mempunyai
fungsi mensuplai air dan nutrisi dari pohon untuk pertumbuhan dan
perkembangan buah. Pada albedo tidak terdapat kloroplas ataupun
kromoplas
sehingga bagian
ini
berwarna
putih.
Bagian
albedo
mengandung banyak selulosa, hemiselulosa, lignin, senyawa pektat dan
fenol.
Albedo
banyak
mengandung
senyawa-senyawa
flavonon
hesperoides seperti hesperitin dan naringin serta senyawa-senyawa
limonin yang lebih banyak dari flavedo maupun jaringan membran
buah. Senyawa-senyawa tersebut menyebabkan timbulnya rasa pahit
pada produk sari jeruk (Albrigo dan Carter, 1978) diacu Nugroho
(1 995).
Bagian segmen terdiri atas dinding segmen, jaringan-jaringan
yang membentuk kantong cairan dan cairan isi. Segmen terbentuk dari
beberapa lapisan sel (6-8) dan menyambung pada albedo. Kantong
cairan berisi sari buah dan dinding selnya mempunyai vacuola yang
besar. Bagian pusat buah disebut core dibentuk oleh jaringan mesofil
dan bersifat seperti busa. Jaringan mesofil pada core sama dengan
jaringan pada albedo dan juga mengandung senyawa-senyawa yang
menyebabkan rasa pahit (Albrigo dan Carter, 1978) diacu
Nugroho
(1 995).
Gambar 1 . Penampang bagian-bagian jeruk : albedo (a), inti (c),
flavedo (f), kantong jus (jv), kantong minyak (og), kulit
(p), biji (sd), dinding segmen (sw).
Sumber : Albrigo dan Carter (1977).
Gambar 2. Karakteristik sel flavedo : butiran pati (s), kloroplas (chl),
mitokondria (m), grana (g).
Sumber : Sumber : Albrigo dan Carter (1977).
Gambar 3 . Karakteristik sel flavedo pada buah tua : kantong minyak
(I), kromoplas (chr).
Sumber : Albrigo dan Carter (1977).
Minyak Jeruk Lemon
Menurut Swaine (1978), minyak atsiri adalah minyak yang
dihasilkan
dari tanaman
dengan
berbagai
metode ekstraksi dan
memiliki karakteristik rasa dan aroma yang sama seperti tanaman
penghasilnya. Sedangkan menurut Gordon (1991), minyak atsiri adalah
bahan perisa aktif yang berasal dari bagian tertentu pada tanaman
seperti akar, ranting, daun, tunas, biji, bunga, kulit buah dan kulit
kayu.
Minyak kulit jeruk bersumber dari kantong-kantong minyak yang
berbentuk oval dengan diameter bervariasi dari 0,4
-
0,6 mm. Kantong
minyak tidak memiliki saluran dan tidak berhubungan dengan sel
sekitarnya atau dengan dinding luar sel. Kantong-kantong minyak
terdistribusi secara merata pada bagian flavedo kulit jeruk yang
berwarna (Guenther, 1947).
Gambar 4. Kantong minyak (og) tepat dibawah epidermis (ep) dan
diatas lapisan albedo (a).
Sumber : Albrigo dan Carter (1977).
Gambar 5. Sel-sel yang memproduksi minyak yang mengitari kantong
minyak.
Sumber : Albrigo dan Carter (1977).
6 . Lembaran-lembaran seperti dinding tipis merupakan
perpanjangan sel yang memproduksi minyak pada jeruk
yang diperoleh dari scaning elektron mikroskop.
Sumber : Albrigo dan Carter (1977).
Gambar
Menurut Poore (1932) diacu Guenther (1949), komposisi kimia
minyak lemon California sebagai berikut :
a-Pinen. Fraksi pertama (5 %) sebagian besar terdiri dari senyawa apinen. Diidantifikasi dalam bentuk nitrasoklorida (titik cair 9899"C), nitrolbenzilamin (titik cair 121-122"C), dan nitropiperidin
(titik cair 119-120°C).
P-Pinen. Dalam fraksi yang sama, dikarakterisasi dengan mengoksidasinya menjadi asam nopinat (titik cair 125-126" C, menurut
metode Wallach).
d-Limonen. Merupakan konstituen utama, memiliki sifat b l o 5758",nioD 1,4734, diidentifikasi sebagai tetrabromida, mencair pada
suhu 103-104".
y-Terpinen. Hanya terdapat dalam jumlah kecil. Diidentifikasi dalam
fraksi b . 175-185" atau b l o 56-66', menurut Wallach jika dioksidasi
dengan
kalium
permanganat
akan
menghasilkan
eritritol
C10H16(OH)4,mencair pada suhu 238-239°C.
Sitral. Biisoiasi sebagai kornponen bisulfit dari minyak yang diperoleh
dengan
penyulingan
uap
terhadap
residu
fraksinasi.
Jika
terdekompo-sisi akan diperoleh senyawa optis inaktif berbau sitral :
b ~ o105-106"C, nZ0D 1,4878. Diidentifikasi sebagai asam a-sitral-pnaftosinchoninat, titik cair 199-200°C, a dan p-sitral semikarbazon
mencair pada 134-135°C dan a-sitral semikarbazon mencair pada
suhu 163-164°C.
Oktil Aldehid dan Nonil Aldehid. Perlakuan terhadap fraksi limonen
dalam waktu lama dengan larutan bisulfit 40 % dan dekomposisi
komponen menghasilkan minyak yang berbau mirip seperti oktil dan
nonil-aldehid. Komponen semikarbazon mencair pada 91°C, komponen asam naftosinchoninat mencair pada suhu 238-239°C.
Geraniol. Diisolasi sebagai alkohol primer dengan metode ftalat
anhidrid, b l o 109-1 1O°C, d z j2 5 0,8810, n 2 ' ~ 1,4746 bersifat optis
inaktif.
Linalool. Dalam jumlah sangat sedikit berhasil dieliminasi dengan
metode ftalat anhidrid dalam fraksi yang diperoleh setelah fraksi
mengandung alkohol primer.
Oksidasi dalam campuran asam
khromat menhasilkan beberapa tetes minyak dengan bau khas
'
seperti sitral.
Suatu Alkohol Tertier (?) CloH180.Ditemukan dalam fraksi yang sama
setelah geraniol dipisabkan. Alkobol yang dihasilkan tidak menunjukkan uji positif terhadap linalool dan terpineol.
Aldehid (?). Diperoleh sebagai endapan berupa kristal putih dalain
keempat fraksi utama. Endapan berujud kristal ini mencair pada
suhu 58-59"C, setelah desikasi melalui asam sulfat pada suhu 6465'~.
Asam Asetat, Asam Kaprilat, dan Asam Kaprat. Fraksi-fraksi ester
yang diperoleh dengan cara penyulingan uap terhadap residu
fraksinasi, dibebaskan dari sitral dan kemudian disabunkan. Asamasam yang dibebaskan diidentifikasi sebagai asam asetat dengan
membuat bentuk p-nitrobenzil ester (titik cair 77-78"C), kadarnya
tidak menurun jika dicampur dengan p-nitrobenzil asetat sintetik.
Bisabolen. Diidentifikasi sebagai trihidrokhlorida (titik cair 79-80°C)
dalam fraksi sesquiterpen bertitik didih tinggi.
Senyawa berwujud Amorf (?). Ditemukan dalam bentuk pasta yang
tertinggal setelah dilakukan proses penyulingan uap terhadap residu
fraksinasi. Serbuk putih bertitik cair 71-72°C diperoleh dengan cara
pemurnian
menggunakan
berbagai
jenis
pelarut
yang
tidak
menghasil-kan kristal, senyawa ini tidak identik dengan sitropen
(limettin) yang mencair pada suhu 146°C.
Sedangkan menurut Shaw (1977), komposisi kimia minyak lemon
yang dihasilkan dengan cara pengepresan adalah sebagai berikut :
Tabel 3. Komposisi minyak lemon hasil metode pengepresan
Komposisi
I Sitronellal
I Sitronelal asetat
1 Dekanal
/ Desil
asetat
Geranial -- -
I
I
I
1
I
% dalam minyak
0.03
0.17
1
0.06
0.05
1
Geranil asetat
Limonen
Linalool
'
Metil hepton
Neral
Nonanal
Oktanal
Oktil asetat
a-Pinen
Sumber : Shaw (1977)
I
72
0.08
0.06
I
0.5 1
0.09
0.15
0.04
2.7
I
Menurut Lawrance (1978) diacu Heath dan Reineccius (1986)
komposisi kimia dari minyak lemon seperti tertera pada Tabel 4
dibawah ini.
Tabel 4. Koinposisi kimia ~ n i n y a klemon
Komposisi kimia
/ Monoterpen I a-Pinen, P-Pinen, a-Terpinen, r-Terpinen, d-Limonen I
I Mirsin, p-simen, Terpinolen, Sabinen, Samphen
1
I
Seskuiterpen
I
I
Bisabolen, Kanofilen
Terpen-0 :
Asam
Asetat, Sapric, Kaprilic, Decylic, Formic, Octylic
Alkohol
Sitronellol, Geraniol, Linaleol, Octanol, a-Terpineol,
Terpine-ne-4-01
Aldehid
Asetaldehid, Sitral, n-Dekanal, Geranial, Octanal
Ester
Geranil-asetat,
I
I
I
Linalil-asetat,
I anthra-nilat, Oktil asetat
Methil-N-methil
I
I
I
Sumber : Heath (1986)
Minyak lemon California yang diisolasi dengan metode pres
dingin memiliki sifat fisiko kimia bervariasi dalarn batas nilai seperti
pada Tabel 5 .
Tabel 5. Sifat fisiko-kimia minyak lemon California
Keterangan
Nilai
I
Bobot jenis pada 25"/25"
0,849 sampai 0,855
Putaran optik pada 25°C
+57"07 sampai
----
+ 65"36',
kadang--1
I
kadang dibawah 1 5 7 "
I
Indeks bias pada 20°C
1,4742 sampai 1,475 5
Kadar aldehid, dihitung sebagai 2,3
1 sitral
(metode hidoksilamin
sampai
3,5
%,
biasanya
hi- disekitar 3 %, kadang-kadang
droklori da)
serendah 2,3 %
Residu penguapan
1,5 sampai 1,s %
/
1I
larut dalam alkohol 95 %, pada
3 bagian volume atau lebih
/ Warna
I
kuning lemon
I
I
I
Sumber : Guenther (1949)
Karakteristik minyak kulit jeruk lemon yang dihasilkan akan
berbeda untuk setiap varietas dan ha1 ini disebabkan karena faktor
iklim, metode produksi dan kondisi tanah.
Tabel 6 . Rendemen minyak kulit jeruk
No
Jenis
Rendemen (%)
1.
Jeruk inanis
2.
Limau
0,1
3.
Lemon
094
4.
5.
TangerineJMandarin
0,5
Grapefruit
6 . Bergamot
Sumber : Wright (1991)
1
0,28
0,4
0,5
Peranan Terpen dalam Minyak Atsiri
Senyawa terpen terutama monoterpene dan seskuiterpene berbau
kurang wangi, sukar larut dalam alkohol encer, terutama jika kena
sinar matahari dan oksigen udara. Minyak yang mengandung terpen
jika disimpan dalam jangka waktu yang lama, akan membentuk sejenis
resin dan sukar larut dalam alkohol.
Senyawa yang termasuk golongan "oxygenated hidrocarbon",
merupakan senyawa paling penting dalam minyak atsiri, karena
umumnya
senyawa
tersebut
mempunyai
bau
yang
lebih
wangi
dibandingkan dengan senyawa yang termasuk golongan hidrokarbon.
Untuk tujuan tertentu, misalnya pembuatan parfum, fraksi terpene
perlu dipisahkan sehingga didapatkan minyak atsiri yang bebas terpene
(terpeneless).
Tujuan pemisahaan fraksi terpen dari minyak atsiri adalah : 1)
memperbesar
kelarutan
minyak
dalam
alkohol,
2) memperbesar
resistensi minyak terhadap kerusakan yang disebabkan oleh proses
oksidasi cahaya, dan 3 ) memperbesar konsentrasi senyawa kimia
golongan "oxygenated hydrocarbon" yang berbau lebih wangi (Ketaren,
1985).
Pengepresan Dingin
Ekstraksi minyak atsiri dengan cara pengepresan umnmnya
dilakukan terhqdap bahan berupa biji, buah atau kulit buah yang
dihasilkan dari tanaman yang termasuk famili citrus, karena minyak
dari
famili
tanaman
tersebut
akan
mengalami
kerusakan
jika
diekstraksi dengan cara penyulingan, Akibat tekanan pengepresan,
maka sel-sel yang mengandung minyak akan pecah dan minyak akan
mengalir ke permukaan bahan. Beberapa jenis minyak yang dapat
diekstraksi
"apricot",
dengan
"lemon",
cara
pengepresan
adalah
minyak
rninyak kulit jeruk, "mandarin",
"aldmon",
"grape fruit'.
(Ketaren, 1985).
Berdasarkan tipe alat, maka alat pengepresan ada 2 macam tipe,
yaitu tipe "hydrilulic pressing" dan "expeller pressing".
a.
CC
Hydraulic pressing"
Pada tipe ini, minyak diperoleh dengan cara memberikan tekanan
terhadap bahan yang mengandung ininyak yang dibungkus dengan kain
pengepres. Keuntungan penggunaan tipe ini adalah karena minyak
dapat diekstrak dalam waktu singkat dengan biaya yang rendah
(Ketaren, 1985; Harris dan Loesecke, 1960). Kelemahannya adalah
karena penggunaannya terbatas pada bahan yang minyaknya dapat
diekstrak dengan tekanan pengepresan yang rendah, dan alat pengepres
tidak dapat bekerja secara kontinyu.
Apriyantono dan Nugroho (1996) melakukan pengepresan dingin
pada kulit jeruk Pontianak dengan tekanan mula-mula 200 kg/cm2 dan
kemudian dinaikkan bertahap sampai 400 kg/cm2 dengan pengepresan
sebanyak 2 kali didapatkan rendemen sebesar 0,65 % (wlw). Sedangkan
A d i n e g o r ~(1 986) menentukan batas selesainya pengepresan ditentukan
pada saat tetesan satu dengan tetesan selanjutnya berbeda 2 menit dan
waktu yang diperlukan selama pengepresan per sekali proses dicatat.
b . "Expeller pressing"
Alat pengepres ini dilengkapi dengan suatu poros berbentuk
spiral yang berputar secara kontinyu dalam wadah berbentuk silinder.
Besarnya tekanan pengepresan berkisar antara 20.000-40.000 psi
(Ketaren, 1985), sedangkan menurut Adinegoro (1 986) pada cara pres
hidrolik meng-gunakan tekanan sebesar 20 ton psi. Jumlah bahan yang
dapat diekstrak tergantung pada lama dan besar tekanan pengepresan
(Harris dan Loesecke, 1960).
Keuntungan penggunaan "expeller pressing" adalah karena : a )
pengepresan
bahan
dapat
dilakukan
secara
kontinu,
b)
tidak
memerlukan kain pengepres serta c) tidak membutuhkan ruangan yang
luas.
Menurut
Braddock
dan
Cadwallader
(19921,
proses-proses
ekstraksi pada minyak kulit jeruk telah dilakukan secara komersial
pada industri dengan prinsip pengepresan dingin adalah :
a . Pemecahan kelenjar minyak kulit jeruk bersamaan ekstraksi Juzce
jeruk pada mesin FMC Extractor. Semprotan air dialirkan selama
proses.
b . Minyak
diekstraksi
dari
buah
sebelum
ekstraksi jus
dengan
memotong kelenjar hingga terbuka pada wadah yang dialiri air.
c. Ekstraksi
kulit
jeruk
setelah
proses
ekstraksi
jus
dengan
memisahkan albedo (bagian kulit berwarna putih) dengan flavedo
(bagian yang berwarna dan mengandung sebagian besar minyak dan
mengkontakkan flavedo dengan air.
d. Penggoresan
atau
pengerokan
sebelum
ekstraksi
jus
dengan
pemukul melewati silinder atau lembaran stainless steel yang dialiri
air.
e. Pengepresan kulit dalam screw press disertai dengan aliran a i r ,
f. Emulsi
minyak
dalam
air kemudian
dipecah
dengan
dengan
sentrifus untuk memisahkan minyak dengan a i r .
Dengan metode pres dingin tidak semua minyak dari kulit jeruk
berhasil dikeluarkan, untuk lebih menyempurnakan ekstraksi dilakukan
distilasi pada residu kulit jeruk. Di pasaran minyak kulit jeruk hasil
distilasi memiliki harga yang lebih rendah daripada minyak yang
dihasilkan dengan metode pres dingin. Hal ini disebabkan karena
kualitas hasil pres dingin lebih baik dikarenakan adanya senyawa
tokoferol yang tidak terdapat dalam minyak hasil distilasi (Swisher
dan Swisher, 1978).
Mekanisme Keluar Minyak dengan Pengepresan Dingin
Minyak buah sitrus terdapat dalam kantung-kantung minyak
berbentuk oval, baion, dalam kelenjar atau gelembung dengan ukuran
diameter bervariasi dari 0,4
-
0,6 mm. Kantung minyak tersebut tidak
memiliki saluran dan tidak berhubungan dengan sel sekitarnya atau
dengan dinding luar sel, tidak memiliki dinding tetapi dibatasi oleh
runtuhan jaringan yang terdegradasi.
Kantung atau kelenjar minyak ini terdistribusi secara tidak
teratur dalam kulit buah bagian luar yang telah masak serta berwarna
( f l a v e d o ) , dan terutama terletak di bagian luar mesokarp, dibawah
epikarp dan hipoderm, dan diatas mesokap bagian dalam, yaitu di
bagian kulit yang sedikit berwarna (albedo). Albedo ini terdiri dari
sellulose, hemisellulose, lignin, pektin, pentosan, gula, glikosida, zat
yang mempunyai rasa pahit dan mineral seperti tertera pada Gambar 7 .
Pada proses pematangan buah, sel-sel albedo berubah menjadi lebih
p ~ n j a n gdan bercabang serta membentuk jaringan sel yang rumit, ruang
p t a r sel cukup besar, sehingga kulit buah yang matang memiliki
maka
tekanan
osmotik
dalam
cairan
sel lebih tinggi
sehingga
menginduksi proses hidrodifusi kedalamnya, meningkatkan tekanan
turgor dan mengakibatkan kantung minyak mengalami tekanan ke
segala
arah.
Difusi
cairan
ke
dalam
kantung
minyak
akan
mengakibatkan efek tekanan. Jika jaringan spongi yang bervolume
besar tidak berisi air, maka ada kecenderungan jaringan tersebut
menyerap minyak begitu kantung minyak pecah, sehingga adanya
tekanan menghasilkan cairan mengandung air dan sejumlah kecil
minyak. Perendaman kulit didalam air atau larutan garam encer selama
beberapa jam umum dipergunakan di Sisilia sebelum dilakukan proses
Sponge (Guenther, 1949). Nugroho (1995) melakukan perendaman kulit
jeruk dalam air yang mengandung NaHCO3 (5 %) selama 1 malam
sebelum pengepresan menghasilkan minyak lemon dengan rendemen
(berdasar berat buah) untuk kulit jeruk Pontianak 0,65 %, Valencia
0.22 % dan Navel 0.09 %.
Produk hasil pengepresan merupakan campuran air dan minyak,
berwujud emulsi encer yang secara bertahap akan memisah menjadi
lapisan tebal berupa emulsi supernatan dan hancuran sel. Sebagian
besar minyak yang dibebaskan terdapat dalam lapisan atas.
Lapisan emulsi tebal ini sulit dipecahkan, dan masalah ini
merupakan salah satu hambatan dalam memproduksi minyak bermutu
baik dengan menggunakan pres. Untuk mengatasi ha1 tersebut dapat
digunakan 3 proses, yaitu : 1) penyaringan melalui karet busa (sponge)
atau bahan seperti wol, yang akan menyerap bahan-bahan koloid dan
mempermudah pemisahan campuran minyak dan air, 2) dengan cara
penyulingan, akan tetapi cara ini cenderung mengakibatkan kerusakan
minyak terutama jika dalam minyak terdapat senyawa asam, 3) cara
sentrifugasi.
Perlakuan Pendahuluan Sebelum Ekstraksi
Minyak atsiri yang bersumber dari kulit buah seperti kulit
lemon, sebelum diekstrak sebaiknya terlebih dahulu dirajang menjadi
potongan
kecil-kecil.
Selama
proses
perajangan,
akan
terjadi
penguapan komponen minyak bertitik didih rendah, dan jika dibiarkan
beberapa menit akan terjadi penyusutan minyak sekitar 0,5 % akibat
penguapan minyak, sehingga hasil rajangan harus segera diekstrak.
Nugroho (1995) melakukan perajangan kulit jeruk Pontianak, Navel
serta Valencia dengan ukuran rata-rata 5 x 2 mm setelah direndam
dalam larutan air mengandung N a H C 0 3 5 % selama semalam sebelum
dilakukan pengepresan dan minyak yang dihasilkan setelah dianalisi
dengan kromatografi gas-spektrometer masa (GC-MS) dan kromatografi gas (GC)
ditemukan komponen utama minyak kulit jeruk
adalah monoterpen (sekitar 98 % untuk ketiga jenis jeruk). Selain itu
terindentifikasi
golongan-golongan
aldehid
(Pontianak
0.34
%,
Valencia 0.66 Oio dan Navel 0.52 %), alkohol (Pontianak 0 . 3 0 %,
Valencia 0.6 % dan Navel .35 %), ester (Valencia dan Navel
MINYAK KULIT JERUK LEMON
(Cirrus limon (Linn) Burm.f.)
OLEH :
BUD1 HARIONO
PROGRAM PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
2002
ABSTRAK
BUDI HARIONO. Ekstraksi Cold Press dan Karakterisasi Minyak
Kulit Jeruk Lemon (Citrus llmon (Linn) Burm.f). Dimbimbing oieh
ATJENG M. SYARIEF, SUROSO dan S. KETAREN.
Industri pengolahan sari jeruk lemon di PT Karunia Alam
Sejahtera (KAS) menghasilkan limbah yang berkisar 70 % dari berat
buah yang terdiri kulit, biji dan sari jeruk yang tersisa. Limbah ini
berpotensi merusak lingkungan karena pH tinggi, menimbulkan bau
serta mampu mengubah sifat kimiawi tanah. Diiain pihak, limbah
berupa kulit jeruk berpotensi menghasilkan minyak jeruk yang
mempunyai niiai ekonomi tinggi.
Minyak kplit jeruk diperoieh dengan cara pengepresan (cold
pressj. Pengepresan dilakukan setelah kulit jeruk direndam selama 9
jam dalam air yang mengandung NaHCOR 2,5 %. Pengepresan
secara bertahap ditingkatkan
dilakukan pada tekanan 500 Ib/ln"an
sampai 1.000 lb/in2. Hasil pengepresan berupa emulsi minyak dan
cairan dipisahkan dengan cara disentrifugasi pada 4000 rpm selama 15
menit. Air yang masih terikut dalam minyak dipisahkan dengan
penambahan N a S 0 4 anhidrid dan kemudian disaring dengan kertas
saring.
Rendemen tertinggi dicapai dari kondisi limbah kuiit irisan utuh
dengan 2 kali pengepresan yaitu 0.35 %. Sifat fisiko-kimia minyak
yang dihasilkan tidak berbeda dengan sifat fisiko-kimia jeruk lemon
California, hanya pada putaran optik diperoleh angka yang lebih
tinggi. Komponen utama minyak adalah golongan monoterpen dengan
84,54 Oio dari bagian minyak jeruk. Limonen merupakan komponen yang
dominan dengan jumlah sekitar 97,5 Oio dari golongan monoterpen atau
86,38 % dari volume atau berat minyak.
Limbah kulit jeruk irisan di PT KAS berpotensi menghasiikan
minyak jeruk lemon sebanyak 525 ml tiap hari atau setara dengan Rp.
4.0i4.000,- setiap harinya. Selain itu dampak kerusakan lingkungan
yang ditimbulkan limbah dengan sendirinya akan teratasi.
SURAT PERNYATAAN
Dengan ini saya menyatakan bahwa tesis yang berjudul:
EKSTRAKSI COLD PRES DAN KARAKTERISASI MINYAK KULIT
JERUK LEMON (Citrus limon (Linn) Burm.f)
Adalah benar merupakan hasil karya saya sendiri dan belum pernah
dipublikasikan. Semua sumber dan informasi telah dinyatakan secara jelas
dan dapat diperiksa kebenarannya.
Bogor, 12 Nopember 2002
w9
Budi Hariono
EKSTRAKSI COLD PRES DAN KARAKTERISASI
MINYAK KULIT JERUK LEMON
(Citrus limon (Linn) Burm.f.)
Tesis
Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelat
Magister Sains pada
Program Studi Ilmu Keteknikan Pertanian
PROGRAM PASCASARJANA
INSTJTUT PERTANIAN BOGOR
2002
Judul tesis
:
Nama
NRP
Program Studi
:
:
:
Ekstraksi Cold Press dan Karakterisasi Minyak
Kulit Jeruk Lemon (Citrus Eimon (Linn) Burm.f)
Budi Hariono
P13500004
Ilmu Keteknikan Pertanian
Menyetujui,
1. Komisi Pembimbing
T~+/
Dr. Ir. H. At-'en . S arief, MS
Ketua
Dr. Ir. Suroso, M.Am
Anggota
Ir. S ~etaren.MS
Anggota
Mengetahui,
Tanggal lulus : 12 Nopember 2002
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Jember-Jawa Timur pada tanggal 19 Mei
1966 sebagai anak nomor 4 dari pasangan Ponidjo Atmoharsono dan
Sri Sumiati. Pendidikan sarjana ditempuh di Program Studi Mekanisasi
Pertanian, Fakultas Teknologi Pertanian Universitas Jember, lulus
pada tahun 1990. Kesempatan untuk melanjutkan ke program Magister
Sains pada program studi Keteknikan Pertanian Institut Pertanian
Bogor (IPB) diperoleh dari Departemen Pendidikan Nasional pada
tahun 2000.
Penulis bekerja sebagai staf pengajar di Politeknik Pertanian
Negeri Jember sejak tahun 1992. Mata kuliah yang menjadi tanggung
jawab penulis ialah Desain Alat Mesin Pertanian.
PRAKATA
Puji syukur penulis panjatkan kepada Allah SWT atas segala
karunia-Nya sehingga karya ilmiah ini berhasil diselesaikan. Tema
yang dipilrh dalam penelitian yang dilaksanakan sejak bulan April
20U2 sampai bulan Septeinber 2002 adalah minyak atsiri dengan judul
"Ekstraksi Cold Press dan Karakterisasi Minyak Kulit Jeruk Lemon
(Citrus limot7 (Linnj E3urm.f)".
Terrma kasih penulis ucapkan kepada Bapak Dr. Tr. H. Atjeng M .
Syarief, MSAE, Or. Ir. Suroso, MAgr dan Ir. S. Ketaren, MS s e b a g a ~
komisi pembimbing serta Dr. Ir. Edy Hartulistiyoso, M.Sc sebagai
penguji yang telah banyak memberi saran. Disamping itu, penghargaan
penulis sampaikan kepada Bapak M. Sholeh darr PT KAS yang telah
meillbantu nleinberikan limbah kulit jeruk leinon serta Bapak Ma'mun,
BSc dari Balai Tanaman Obat dan Rempah (Balitro) yang telah
membantu dalam analisa Sifat Fisiko-Kimia rninyak lemon. Ungkapan
terlma kasih juga disampaikan kepada lstri dan anak-anakku yang telah
meillberi dorongan, doa dan segala kasih sayangnya.
Semoga karya ilmiah ini bermanfaat.
Bogor, Nopember 2002
Budr Hccrrono
DAFTAR IS1
Halaman
DAFTAR TABEL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
vii
DAFTAR GAMBAR . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
ix
DAPTAR LAMPIRAN .......................................
xi
PENDAHULUAN
Latar Belakang
..................................
. . . .
Tujuan Penelitian
TINJAUAN PUSTAKA
. .
--
Flavor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Tanaman JeruL
Komposisi Buah k r u k Lemon . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Minyak Jeruk Lemon ...................................
Peranan Terpen dalanz Minyak Atsiri . . . . . . . . . . . . . .
Ptrngepresan D i n g i ~
. . . . . . . .
Mekanisme Keluar Minyak dqngan Pengepresan
Dlng in ......................................................
Perlakuan Pendahuluan Sebelum Ekstqaksi ......
r
f
Pengaruh Waktu Simp n Kulit Jeruk Sebelurn
Pengepresan .............................................
Penyimpanan Minyak Atsiri ... ... ... ... ... ... ... ... ..
Penelitian tentang Minyak Kulit Jeruk Lemon ..
METODOLOGI PENELITIAN
Waktu dan Tempat Penelitian ... ... ... ... ... ... ... . ..
Bahan dan Alat ... .. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .
Metode Penelitian ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
Analisis Rendemen dan Sifat Fisiko-Kimia Minyak
HASIL DAN PEMBAHASAN
Kendemen ... ... . .. . . . ... ... ... ... . .. ... ... ... ... .. . ... . . . .
Sifat Fisiko-Kimia Minyak Kulit Jeruk ... ... ... . .
Analisis Kualitatif dan Kuantitatif Minyak Jeruk
(GC dan GC-MS) ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .
KESIMPULAN DAN SARAN
Kesimpulan ... ... . .. ... ... ... ... ... . .. ... ... .. . ... ... ... . .
Saran ... ... .. . . .. ... ... ... .. . . . . . . . . .. ... . .. .. . . .. ... ... ... .
DAFTAR PUSTAKA ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
DAFTAR TABEL
Halaman
1. Komposisi buah lemon (gr1100 gr bagian yang
dapat dimakan ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
10
2. Komposisi vitamin dan mineral buah jeruk
lemon (mg/100 gr bagian yang dapat dimakan
3. Komposisi minyak lemon dengan metode
pengepresan .. . . . . . .. .., ... ... .. . ... ... ... ... ... ... .. . . .. ...
20
4. Komposisi kimia minyak lemon ... ... ... ... ... ... ... .
21
5. Sifat fisiko kimia minyak lemon California ... ...
22
6. Rendemen minyak kulit jeruk ... ... ... ... ... ... ... ... .
22
7. Data rendemen pada penelitian pendahuluan ... ...
60
8. Data rendemen pada penelitian utama ... ... ... ... ...
61
9. Sifat fisiko-kimia minyak lemon dengan metode
pres dingin ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
63
10. Komposisi komponen aroma minyak kulit jeruk
irisan ... ... .. . ... ... .. . . .. ... . .. ... ... ... ... ... ... ... ... ... . ..
73
DAFTAR GAMBAR
Halaman
1. Penampang bagian-bagian jeruk ......................
13
2 . Karakteristik sel flavedo ...............................
14
3 . Karakteristik sel flavedo pada buah yang tua .....
14
4 . Kantong minyak ..........................................
16
5 . Sel-sel yang memproduksi minyak yang mengitari
kantong minyak .............................
6 . Lembaran-lembaran seperti dinding tipis
merupakan perpanjangan sel yang memproduksi
minyak pada jeruk yang diperoleh dari scaning
elektron mikroskop ......................................
7 . Penampang lintang buah jeruk ........................
8 . Alat pengepres hidraulik ...............................
9 . Alat sentrifugasi ............................................
10. Bahan baku limbah kulit jeruk irisan ...............
11. Diagram alir penelitian pendahuluan ...............
12 . Diagram alir penelitian utama ........................
13. Rendemen minyak kulit jeruk lemon .................
14. Berat jenis minyak kulit jeruk lemon ..............
15. Indeks bias jenis minyak kulit jeruk lemon ... ...
65
16. Putaran optik jenis minyak kulit jeruk lemon .. ...
67
17. Bilangau asam jenis minyak kulit jeruk lemon ...
69
18. Bilangan ester jenis minyak kulit jeruk lemon ...
70
DAFTAR LAMPIRAN
1. Diagram alir yroduksi dan potensi limbah di PT
KA S .............................................................
2. Anova rendemen minyak kulii jeruk dari lirnbah
itisan ...........................................................
3. Hasil identifikasi GC-MS jeruk lemon Argentina .
4. Hasil GC jeruk lemon dari kulit segar dan limbah
kulit irisan ...................................................
5. Hasil GC-MS jeruk lemofi dari limbah ...............
6 . Waktu retensi, RPA peak-peak krornatogram GC
ininyak jeruk dari limbah irisan dan segar hasil
pres dingin ...................................................
7. Hasil identifikasi GC-MS jetuk lemon dati limbah
kulit irisaa ...................................................
8. Ruinus bangun beberapa komponen minyak lemon
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Flavor jeruk merupakan flavor yang banyak dipergunakan dalam
industri makanan dan minuman. Industri-industri pangan yang mempergunakan flavor jeruk antara lain (sirup, minuman berkarbonat), industri e s krim, industri kembang gula dan industri makanan ringan. Bahkan dalam industri makanan ringan, flavor jeruk merupakan flavor
yang paling banyak disukai oleh konsumen dibandingkan dengan jenis
flavor yang lain (Chee, 1990).
Sumber utama flavor jeruk adalah minyak jeruk yang sebagian
besar terdapat
pada
kulit buahnya. Minyak kulit jeruk
banyak
dimanfaatkan untuk flavor baik sebagai flavor alami tnaupun sintetis.
Beberapa jenis flavor sintetis menggunakan minyak kulit jeruk untuk
memberikan suatu flavor dasar dan kemudian menambahkan bahanbahan kimia untuk menghasilkan aroma yang spesifik. Sesuai dengan
adanya kecenderungan penggunaan bahan tambahan
alami dalain
makanan maka penggunaan minyak kulit jeruk juga akan meningkat
(Nugroho, 1995). Selain industri pangan, minyak kulit jeruk juga
dibutuhkan
oleh
industri
pembersih (Shaw, 1979).
kosmetik,
farmasi
dan
produk-produk
Minyak jeruk merupakan salah satu hasil samping dari industri
sari buah jeruk. Industri pengolahan sari buah jeruk memiliki banyak
produk
sampingan
yang
mempunyai
potensi
pasar
potensial.
Kebanyakan dari produk-produk samping tersebut dihasilkan dalam
volume kecil tetapi mempunyai nilai ekonomi yang tinggi (Swisher dan
Swisher, 1978).
Buah jeruk merupakan buah yang dapat dimanfaatkan secara
keseluruhan. Produk utama industri pengolahan jeruk adalah sari buah
jeruk dan limbah dari sari buah jeruk berupa kulit jeruk, biji, pulp
yang masih dapat dimanfaatkan dengan cara mengekstrak minyak
jeruk, pektin, molases dan senyawa-senyawa falvonoid. Ampas dari
ekstrak produk-produk tersebut dapat dimanfaatkan sebagai pakan
ternak dengan mengeringkannya dan membentuk menjadi pellet.
Perdagangan
buah
jeruk
segar
di
lndonesia
mendorong
tumbuhnya industri yang melakukan pengolahan buah jeruk dan hasil
sampingnya. Pemanfaatan kulit jeruk untuk memperoleh minyak jeruk
merupakan upaya untuk mendapatkan nilai tambah dari buah jeruk. Hal
ini
dikarenakan
harga jualnya
yang cukup tinggi serta banyak
dibutuhkan industri pangan maupun non pangan. Bagi industri yang
memproduksi sari buah jeruk alami, produksi minyak atsiri merupakan
suatu pemanfaatan limbah yang dapat meningkatkan nilai tambah
produksi.
Salah satu industri yang mengolah sari buah jeruk alami dari
buah jeruk
lemon
adalah
PT. Kurnia
Abadi
Sejahtera (KAS).
Pengolahan jeruk lemon menjadi sari buah (jus) dilakukan dengan cara
pengepresan dan diperoleh jus sebagai produk utama dan ampas yang
terdiri dari serat daging serta kulit. Kulit dan serat daging, pada
pengolahan lemon dibuang sebagai limbah. PT KAS dalain produksi jus
menggunakan jeruk lemon yang didatangkan dari Palembang.
Kapasitas produksi per hari mampu mengolah buah jeruk lemon
sebanyak l , 5 ton per hari dengan menghasilkan 1000 inner jus lemon.
Berat 1 inner (390 ml) adalah 340 gram, sehingga produk jus lemon
setara dengan 340 kg. Bila rata-rata terdapat jeruk dengan grade D
sebesar 15 % yang tidak memenuhi persyaratan proses, maka setiap
harinya dihasilkan sebesar 935 kg kulit lemon. Limbah berupa kulit
jeruk terdiri atas dua macam yaitu limbah irisan serta limbah non
irisan, dimana rationya adalah 1 : 7, sehingga diperoleh limbah irisan
sebanyak 125 kg. Limbah inilah yang berpotensi menghasilkan minyak
jeruk lemon.
Menurut Wright (1991) rendemen kulit jeruk lemon adalah 0,4 %
sehingga dari 125 kg kulit jeruk yang dihasilkan PT. KAS dapat
menghasilkan 0,5 kg minyak lemon. Bila harga minyak lemon di
pasaran dunia (per 1 Oktober 2002) adalah $ 8,5 per 10 ml serta berat
jenis minyak lemon sebesar 0,85 gram/cm', maka nilai yang terbuang
adalah sebesar $ 500 atau setara Rp 4.500.000,- setiap hari.
Apabila kulit lemon dibuang dan tidak diproses lebih lanjut
maka akan mernbusuk dan menimbulkan bau yang tidak sedap. Selain
itu karena bersifat asam (pH 2,2-2,4) dapat mengubah sifat kimiawi
tanah sehingga akan menimbulkan pencemaran lingkungan (Mohsenin,
1980). Oleh karena itu, pengolahan hasil ikutan berupa kulit jeruk
lemon
dapat
mengurangi
dampak
negatif
berupa
pencemaran
lingkungan serta dapat mendatangkan keuntungan yang cukup besar. Di
lain pihak juga mampu menyediakan lapangan kerja baru bagi warga
sekitar pabrik pengolahan minyak lemon.
Tujuan Penelitian
Tujuan utama dari penelitian ini adalah sebagai berikut :
I . Melakukan ekstraksi minyak kulit jeruk lemon dari limbah kulit
irisan yang dihasilkan
dari PT. KAS Bogor dengan metode
pengepresan dingin.
2 . Menganalisa sifat fisiko dan kimia serta melakukan karakterisasi
dan identifikasi
komponen-komponen
penting penyusun
flavor
minyak kulit jeruk lemon baik secara kualitatif maupun kuantitatif
dari ekstraksi pengepresan dingin.
Sedangkan
tujuan
tambahan
adalah
mempelaj ari
pengaruh
N a H C 0 3 dalam lama proses perendaman, ukuran rajangan kulit limbah
irisan terhadap rendemen dan mutu minyak lemon yang dihasilkan.
TINJAUAN PUSTAKA
Flavor
Flavor menurut difinisi BSI (British Standars Institution) adalah
kombinasi rasa dan bau. Sedangkan menurut
Health (1986), flavor
adalah suatu sensasi yang timbul yang disebabkan komponen kimia
yang volatil atau nonvolatil, yang berasal dari alam ataupun buatan.
IOFI (International Organisation of the F l a v o r Industry) mengklasifikasikan bahan perisa (flavoring agent) berdasarkan sifat-sifat
alaminya sebagai berikut :
I . Alami : bahan perisa yang berasal dari binatang atau tanaman baik
yang mentah ataupun terproses secara fisik atau mikrobiologis
(ekstraksi dengan pelarut, distilasi atau fermentasi), baik berupa
bahan baku ataupun yang telah terproses untuk konsumsi manusia.
2. Identik alami : bahan perisa yang secara kimia identik dengan yang
terdapat pada bahan perisa alami yang normal dan dibuat dengan
proses kimia.
3. Artifisial : bahan perisa yang tidak atau belum ditemukan identik
dengan bahan perisa alami yang normal dan dibuat dengan proses
kimia (Cowley dan Knights, 1991).
Swaine (1972) menyatakan bahwa perisa adalah bahan yang
ditambahkan ke dalam bahan pangan untuk menghasilkan flavor
tertentu.
Tanaman Jeruk
Buah jeruk termasuk famili Rutaceae dan genus Citrus. Genus
Citrus mempunyai beberapa spesies, diantaranya adalah jeruk lemon
(C'ilrus medica), jeruk manis (Citrus sinensls), jeruk tangerine (Cltrus
n o b ~ l z s ) serta jeruk besar (Citrus maxima). Buah jeruk termasuk
golongan buah sejati, karena terjadi dari satu bunga dengan satu bakal
buah saja (Sarwono, 1994).
Menurut Samson (1980) klasifikasi jenis jeruk sangat sulit
karena banyak terdapat bermacam jenis kultivar, hibrid dan mutasi.
Secara geografis jeruk tumbuh pada daerah 35" lintang utara sampai
40" lintang selatan dan pada ketinggian sampai 2000 meter di atas
permukaan laut. Suhu optimum bagi pertumbuhan tanaman jeruk
adalah 25°C sampai 30°C.
Warna buah jeruk yang mengarah ke kuning, oranye dan merah
disebabkan oleh pigmen-pigmen karotenoid yang terletak diantara
kloroplas pada kulit. Beberapa jenis pigmen tersebut tidak dapat
berkembang kecuali jika tercapai suhu dibawah 13°C selama beberapa
jam. Hal inilah yang menyebabkan warna buah jeruk di daerah tropis
dapat berbeda dengan buah jeruk dari daerah sub tropis. Didaerah
tropis warna buah jeruk dapat tetap hijau walaupun telah matang
(Samson, 1980 diacu Nugroho, 1995).
Menurut Hume (1957), varietas jeruk lemon (Citrus limon (Linn)
Burmf.) adalah sebagai berikut :
1 . Eureka : bentuk membujur, ukuran sedang (2 718 x 2 inchi), warna
kuning lemon, puncak berputing, putting kecil dan kasar, tumbuh
baik di California.
2. Everbearing : bentuk bulat, ukuran sedang (3 9/16 x 2 inchi), warna
kuning, puncak berujung dengan panjang sekitar 518 inchi.
3. Genoa : bentuk membujur, mempunyai dua ujung, ukuran sedang (3
318 x 2 inchi), warna kuning lemon terang, puncak berputing,
putting kecil dan sedikit runcing diujungnya.
4 . Lisbon : bentuk membujur, ukuran sedang ( 3 % x 2 1/8), warna
kuning lemon, puncak berputing, kulit halus, seragam dalam
ukuran, kematangan terpelihara dengan baik.
5. Meyer : bentuk lonjong sampai bulat, ukuran sedang sampai besar (
2 5/8
-
3 !A panjang x 2 518
-
3 inchi lebar), warna kuning lemon
terang, ujung membesar dan berkulit halus.
6 . Otohite : bentuk hampir bulat, biasanya berukuran 1 118 x 2 118
inchi, warna agak kuning, puncak agak lonjong dan kasar.
7.
Panderosa : bentuk berleher dan membujur, ukuran besar (4 3 / 8 x
4
1i8 inchi), warna kuning lemon, puncak rata dan sedikit
indikasi puting dan pangkal berleher.
8.
Rough (Florida rough; French) : bentuk bermacam-macam, ukuran
sedang sampai besar ( 2 7/16 x 2 5/16 inchi), warna kuning lemon.
9.
Sicily : bentuk membujur, ukuran sedang ( 2 % x 3 '/k inchi), warna
kuning terang bercahaya, ujung berputing, puting pendek dan
kasar, kulit tipis, halus dan manis. Sel-sel minyak biasanya
banyak dipermukaan.
10. Sweet : bentuk rata, ukuran sangat kecil (2 x 2 118 inchi), warna
berbintik-bintik, kuning keabu-abuan, daging buah lemon gelap,
kasar berpasir, jus manis dan hambar dengan sedikit rasa lemon.
11. Villafranca : bentuk bulat membujur, ukuran sedang sampai besar
(3 x 2 5i16 inchi), warna kuning lemon cerah, puncak berujung,
tumpul dan kasar dengan panjang sekitar % inchi. Umumnya
ditanam di Florida.
Komposisi Buah Jeruk Lemon
Komposisi buah jeruk lemon dapat dilihat pada Tabel 1,
sedangkan komposisi vitamin dan mineral buah jeruk lemon dapat
dilihat pada Tabel 2 .
Tabel 1 . Komposisi buah lemon (grIl00 gr) bagian
yang dapat dimakan")
I
Jumlah
Komposisi
I
176
Berat buah (g)
1 Bagian yang dapat dimakan (%)
I
66
I
1 Protein (g)
/ Lemak (g)
I
0.8
Glukosa
I Fruktosa
/
Sukrosa
0.4
II
I Serat diet
I
/ Asam malat
I
0.32
I
1 Asam
I
4.51
1
1
Asam organik (g)
II
sitrat
2.5
I
95
Energi (kJ)
I
I
: Endokarp
Sumber : Wills
I
II
(#'
el
a1 (1985)
Menurut Albrigo dan Carter (1977) diacu Nugroho (1995),
bagian-bagian utama buah jeruk jika dilihat dari luar sampai k e dalain
adalah kulit (tersusun atas epidermis, flavedo, kelenjar minyak, albedo
dan ikatan pembuluh), segmen-segmen (terdiri atas dinding segmen,
rongga cairan dan biji), serta core (bagian tengah yang terdiri dari
ikatan pembulub dan jaringan parenkim) seperti tertera pada Gambar
Tabel 2 . Komposisi vitamin dan mineral buah jeruk lemon
(mg/100 gr) bagian yang dapat dimakan ( # )
Komposisi
I
Jumlah
Karotenoid (mg)
Sumber : Wills et a11 (1985)
Selanjutnya Albrigo dan Carter (1977) diacu Nugroho (1995),
menyebutkan secara fisik kulit jeruk dapat dibagi menjadi dua bagian
utama yaitu flavedo (kulit bagian luar yang berbatasan dengan lapisan
epidermis) dan albedo (kulit bagian dalam yang berupa jaringan busa).
Epidermis merupakan jaringan terluar yang melindungi buah jeruk.
Epidermis terdiri atas lapisan lilin, matriks kutin, dinding sel primer,
dan dinding epidermal. Flavedo sebagai Iapisan kedua dicirikan dengan
adanya warna hijau, kuning atau oranye, kelenjar minyak dan tidak
terdapat ikatan pembuluh. Pigmen yang terdapat pada flavedo adalah
kloroplas dan karetenoid. Sejalan dengan kematangan buah, maka
kloroplas terdegradasi sehingga buah jeruk yang tadinya hijau sebelum
matang menjadi berwarna oranye. Kelenjar minyak merupakan sumber
tempat berakumulasinya minyak jeruk. Dengan semakin meningkatnya
kematangan buah maka dinding kelenjar menjadi semakin tipis.
Kelenjar minyak turut membesar sejalan dengan pertumbuhan atau
kematangan buah.
Albedo
merupakan
jaringan
spon
berwarna
putih
yang
berhubungan dengan core ditengah-tengah buah. Albedo mempunyai
fungsi mensuplai air dan nutrisi dari pohon untuk pertumbuhan dan
perkembangan buah. Pada albedo tidak terdapat kloroplas ataupun
kromoplas
sehingga bagian
ini
berwarna
putih.
Bagian
albedo
mengandung banyak selulosa, hemiselulosa, lignin, senyawa pektat dan
fenol.
Albedo
banyak
mengandung
senyawa-senyawa
flavonon
hesperoides seperti hesperitin dan naringin serta senyawa-senyawa
limonin yang lebih banyak dari flavedo maupun jaringan membran
buah. Senyawa-senyawa tersebut menyebabkan timbulnya rasa pahit
pada produk sari jeruk (Albrigo dan Carter, 1978) diacu Nugroho
(1 995).
Bagian segmen terdiri atas dinding segmen, jaringan-jaringan
yang membentuk kantong cairan dan cairan isi. Segmen terbentuk dari
beberapa lapisan sel (6-8) dan menyambung pada albedo. Kantong
cairan berisi sari buah dan dinding selnya mempunyai vacuola yang
besar. Bagian pusat buah disebut core dibentuk oleh jaringan mesofil
dan bersifat seperti busa. Jaringan mesofil pada core sama dengan
jaringan pada albedo dan juga mengandung senyawa-senyawa yang
menyebabkan rasa pahit (Albrigo dan Carter, 1978) diacu
Nugroho
(1 995).
Gambar 1 . Penampang bagian-bagian jeruk : albedo (a), inti (c),
flavedo (f), kantong jus (jv), kantong minyak (og), kulit
(p), biji (sd), dinding segmen (sw).
Sumber : Albrigo dan Carter (1977).
Gambar 2. Karakteristik sel flavedo : butiran pati (s), kloroplas (chl),
mitokondria (m), grana (g).
Sumber : Sumber : Albrigo dan Carter (1977).
Gambar 3 . Karakteristik sel flavedo pada buah tua : kantong minyak
(I), kromoplas (chr).
Sumber : Albrigo dan Carter (1977).
Minyak Jeruk Lemon
Menurut Swaine (1978), minyak atsiri adalah minyak yang
dihasilkan
dari tanaman
dengan
berbagai
metode ekstraksi dan
memiliki karakteristik rasa dan aroma yang sama seperti tanaman
penghasilnya. Sedangkan menurut Gordon (1991), minyak atsiri adalah
bahan perisa aktif yang berasal dari bagian tertentu pada tanaman
seperti akar, ranting, daun, tunas, biji, bunga, kulit buah dan kulit
kayu.
Minyak kulit jeruk bersumber dari kantong-kantong minyak yang
berbentuk oval dengan diameter bervariasi dari 0,4
-
0,6 mm. Kantong
minyak tidak memiliki saluran dan tidak berhubungan dengan sel
sekitarnya atau dengan dinding luar sel. Kantong-kantong minyak
terdistribusi secara merata pada bagian flavedo kulit jeruk yang
berwarna (Guenther, 1947).
Gambar 4. Kantong minyak (og) tepat dibawah epidermis (ep) dan
diatas lapisan albedo (a).
Sumber : Albrigo dan Carter (1977).
Gambar 5. Sel-sel yang memproduksi minyak yang mengitari kantong
minyak.
Sumber : Albrigo dan Carter (1977).
6 . Lembaran-lembaran seperti dinding tipis merupakan
perpanjangan sel yang memproduksi minyak pada jeruk
yang diperoleh dari scaning elektron mikroskop.
Sumber : Albrigo dan Carter (1977).
Gambar
Menurut Poore (1932) diacu Guenther (1949), komposisi kimia
minyak lemon California sebagai berikut :
a-Pinen. Fraksi pertama (5 %) sebagian besar terdiri dari senyawa apinen. Diidantifikasi dalam bentuk nitrasoklorida (titik cair 9899"C), nitrolbenzilamin (titik cair 121-122"C), dan nitropiperidin
(titik cair 119-120°C).
P-Pinen. Dalam fraksi yang sama, dikarakterisasi dengan mengoksidasinya menjadi asam nopinat (titik cair 125-126" C, menurut
metode Wallach).
d-Limonen. Merupakan konstituen utama, memiliki sifat b l o 5758",nioD 1,4734, diidentifikasi sebagai tetrabromida, mencair pada
suhu 103-104".
y-Terpinen. Hanya terdapat dalam jumlah kecil. Diidentifikasi dalam
fraksi b . 175-185" atau b l o 56-66', menurut Wallach jika dioksidasi
dengan
kalium
permanganat
akan
menghasilkan
eritritol
C10H16(OH)4,mencair pada suhu 238-239°C.
Sitral. Biisoiasi sebagai kornponen bisulfit dari minyak yang diperoleh
dengan
penyulingan
uap
terhadap
residu
fraksinasi.
Jika
terdekompo-sisi akan diperoleh senyawa optis inaktif berbau sitral :
b ~ o105-106"C, nZ0D 1,4878. Diidentifikasi sebagai asam a-sitral-pnaftosinchoninat, titik cair 199-200°C, a dan p-sitral semikarbazon
mencair pada 134-135°C dan a-sitral semikarbazon mencair pada
suhu 163-164°C.
Oktil Aldehid dan Nonil Aldehid. Perlakuan terhadap fraksi limonen
dalam waktu lama dengan larutan bisulfit 40 % dan dekomposisi
komponen menghasilkan minyak yang berbau mirip seperti oktil dan
nonil-aldehid. Komponen semikarbazon mencair pada 91°C, komponen asam naftosinchoninat mencair pada suhu 238-239°C.
Geraniol. Diisolasi sebagai alkohol primer dengan metode ftalat
anhidrid, b l o 109-1 1O°C, d z j2 5 0,8810, n 2 ' ~ 1,4746 bersifat optis
inaktif.
Linalool. Dalam jumlah sangat sedikit berhasil dieliminasi dengan
metode ftalat anhidrid dalam fraksi yang diperoleh setelah fraksi
mengandung alkohol primer.
Oksidasi dalam campuran asam
khromat menhasilkan beberapa tetes minyak dengan bau khas
'
seperti sitral.
Suatu Alkohol Tertier (?) CloH180.Ditemukan dalam fraksi yang sama
setelah geraniol dipisabkan. Alkobol yang dihasilkan tidak menunjukkan uji positif terhadap linalool dan terpineol.
Aldehid (?). Diperoleh sebagai endapan berupa kristal putih dalain
keempat fraksi utama. Endapan berujud kristal ini mencair pada
suhu 58-59"C, setelah desikasi melalui asam sulfat pada suhu 6465'~.
Asam Asetat, Asam Kaprilat, dan Asam Kaprat. Fraksi-fraksi ester
yang diperoleh dengan cara penyulingan uap terhadap residu
fraksinasi, dibebaskan dari sitral dan kemudian disabunkan. Asamasam yang dibebaskan diidentifikasi sebagai asam asetat dengan
membuat bentuk p-nitrobenzil ester (titik cair 77-78"C), kadarnya
tidak menurun jika dicampur dengan p-nitrobenzil asetat sintetik.
Bisabolen. Diidentifikasi sebagai trihidrokhlorida (titik cair 79-80°C)
dalam fraksi sesquiterpen bertitik didih tinggi.
Senyawa berwujud Amorf (?). Ditemukan dalam bentuk pasta yang
tertinggal setelah dilakukan proses penyulingan uap terhadap residu
fraksinasi. Serbuk putih bertitik cair 71-72°C diperoleh dengan cara
pemurnian
menggunakan
berbagai
jenis
pelarut
yang
tidak
menghasil-kan kristal, senyawa ini tidak identik dengan sitropen
(limettin) yang mencair pada suhu 146°C.
Sedangkan menurut Shaw (1977), komposisi kimia minyak lemon
yang dihasilkan dengan cara pengepresan adalah sebagai berikut :
Tabel 3. Komposisi minyak lemon hasil metode pengepresan
Komposisi
I Sitronellal
I Sitronelal asetat
1 Dekanal
/ Desil
asetat
Geranial -- -
I
I
I
1
I
% dalam minyak
0.03
0.17
1
0.06
0.05
1
Geranil asetat
Limonen
Linalool
'
Metil hepton
Neral
Nonanal
Oktanal
Oktil asetat
a-Pinen
Sumber : Shaw (1977)
I
72
0.08
0.06
I
0.5 1
0.09
0.15
0.04
2.7
I
Menurut Lawrance (1978) diacu Heath dan Reineccius (1986)
komposisi kimia dari minyak lemon seperti tertera pada Tabel 4
dibawah ini.
Tabel 4. Koinposisi kimia ~ n i n y a klemon
Komposisi kimia
/ Monoterpen I a-Pinen, P-Pinen, a-Terpinen, r-Terpinen, d-Limonen I
I Mirsin, p-simen, Terpinolen, Sabinen, Samphen
1
I
Seskuiterpen
I
I
Bisabolen, Kanofilen
Terpen-0 :
Asam
Asetat, Sapric, Kaprilic, Decylic, Formic, Octylic
Alkohol
Sitronellol, Geraniol, Linaleol, Octanol, a-Terpineol,
Terpine-ne-4-01
Aldehid
Asetaldehid, Sitral, n-Dekanal, Geranial, Octanal
Ester
Geranil-asetat,
I
I
I
Linalil-asetat,
I anthra-nilat, Oktil asetat
Methil-N-methil
I
I
I
Sumber : Heath (1986)
Minyak lemon California yang diisolasi dengan metode pres
dingin memiliki sifat fisiko kimia bervariasi dalarn batas nilai seperti
pada Tabel 5 .
Tabel 5. Sifat fisiko-kimia minyak lemon California
Keterangan
Nilai
I
Bobot jenis pada 25"/25"
0,849 sampai 0,855
Putaran optik pada 25°C
+57"07 sampai
----
+ 65"36',
kadang--1
I
kadang dibawah 1 5 7 "
I
Indeks bias pada 20°C
1,4742 sampai 1,475 5
Kadar aldehid, dihitung sebagai 2,3
1 sitral
(metode hidoksilamin
sampai
3,5
%,
biasanya
hi- disekitar 3 %, kadang-kadang
droklori da)
serendah 2,3 %
Residu penguapan
1,5 sampai 1,s %
/
1I
larut dalam alkohol 95 %, pada
3 bagian volume atau lebih
/ Warna
I
kuning lemon
I
I
I
Sumber : Guenther (1949)
Karakteristik minyak kulit jeruk lemon yang dihasilkan akan
berbeda untuk setiap varietas dan ha1 ini disebabkan karena faktor
iklim, metode produksi dan kondisi tanah.
Tabel 6 . Rendemen minyak kulit jeruk
No
Jenis
Rendemen (%)
1.
Jeruk inanis
2.
Limau
0,1
3.
Lemon
094
4.
5.
TangerineJMandarin
0,5
Grapefruit
6 . Bergamot
Sumber : Wright (1991)
1
0,28
0,4
0,5
Peranan Terpen dalam Minyak Atsiri
Senyawa terpen terutama monoterpene dan seskuiterpene berbau
kurang wangi, sukar larut dalam alkohol encer, terutama jika kena
sinar matahari dan oksigen udara. Minyak yang mengandung terpen
jika disimpan dalam jangka waktu yang lama, akan membentuk sejenis
resin dan sukar larut dalam alkohol.
Senyawa yang termasuk golongan "oxygenated hidrocarbon",
merupakan senyawa paling penting dalam minyak atsiri, karena
umumnya
senyawa
tersebut
mempunyai
bau
yang
lebih
wangi
dibandingkan dengan senyawa yang termasuk golongan hidrokarbon.
Untuk tujuan tertentu, misalnya pembuatan parfum, fraksi terpene
perlu dipisahkan sehingga didapatkan minyak atsiri yang bebas terpene
(terpeneless).
Tujuan pemisahaan fraksi terpen dari minyak atsiri adalah : 1)
memperbesar
kelarutan
minyak
dalam
alkohol,
2) memperbesar
resistensi minyak terhadap kerusakan yang disebabkan oleh proses
oksidasi cahaya, dan 3 ) memperbesar konsentrasi senyawa kimia
golongan "oxygenated hydrocarbon" yang berbau lebih wangi (Ketaren,
1985).
Pengepresan Dingin
Ekstraksi minyak atsiri dengan cara pengepresan umnmnya
dilakukan terhqdap bahan berupa biji, buah atau kulit buah yang
dihasilkan dari tanaman yang termasuk famili citrus, karena minyak
dari
famili
tanaman
tersebut
akan
mengalami
kerusakan
jika
diekstraksi dengan cara penyulingan, Akibat tekanan pengepresan,
maka sel-sel yang mengandung minyak akan pecah dan minyak akan
mengalir ke permukaan bahan. Beberapa jenis minyak yang dapat
diekstraksi
"apricot",
dengan
"lemon",
cara
pengepresan
adalah
minyak
rninyak kulit jeruk, "mandarin",
"aldmon",
"grape fruit'.
(Ketaren, 1985).
Berdasarkan tipe alat, maka alat pengepresan ada 2 macam tipe,
yaitu tipe "hydrilulic pressing" dan "expeller pressing".
a.
CC
Hydraulic pressing"
Pada tipe ini, minyak diperoleh dengan cara memberikan tekanan
terhadap bahan yang mengandung ininyak yang dibungkus dengan kain
pengepres. Keuntungan penggunaan tipe ini adalah karena minyak
dapat diekstrak dalam waktu singkat dengan biaya yang rendah
(Ketaren, 1985; Harris dan Loesecke, 1960). Kelemahannya adalah
karena penggunaannya terbatas pada bahan yang minyaknya dapat
diekstrak dengan tekanan pengepresan yang rendah, dan alat pengepres
tidak dapat bekerja secara kontinyu.
Apriyantono dan Nugroho (1996) melakukan pengepresan dingin
pada kulit jeruk Pontianak dengan tekanan mula-mula 200 kg/cm2 dan
kemudian dinaikkan bertahap sampai 400 kg/cm2 dengan pengepresan
sebanyak 2 kali didapatkan rendemen sebesar 0,65 % (wlw). Sedangkan
A d i n e g o r ~(1 986) menentukan batas selesainya pengepresan ditentukan
pada saat tetesan satu dengan tetesan selanjutnya berbeda 2 menit dan
waktu yang diperlukan selama pengepresan per sekali proses dicatat.
b . "Expeller pressing"
Alat pengepres ini dilengkapi dengan suatu poros berbentuk
spiral yang berputar secara kontinyu dalam wadah berbentuk silinder.
Besarnya tekanan pengepresan berkisar antara 20.000-40.000 psi
(Ketaren, 1985), sedangkan menurut Adinegoro (1 986) pada cara pres
hidrolik meng-gunakan tekanan sebesar 20 ton psi. Jumlah bahan yang
dapat diekstrak tergantung pada lama dan besar tekanan pengepresan
(Harris dan Loesecke, 1960).
Keuntungan penggunaan "expeller pressing" adalah karena : a )
pengepresan
bahan
dapat
dilakukan
secara
kontinu,
b)
tidak
memerlukan kain pengepres serta c) tidak membutuhkan ruangan yang
luas.
Menurut
Braddock
dan
Cadwallader
(19921,
proses-proses
ekstraksi pada minyak kulit jeruk telah dilakukan secara komersial
pada industri dengan prinsip pengepresan dingin adalah :
a . Pemecahan kelenjar minyak kulit jeruk bersamaan ekstraksi Juzce
jeruk pada mesin FMC Extractor. Semprotan air dialirkan selama
proses.
b . Minyak
diekstraksi
dari
buah
sebelum
ekstraksi jus
dengan
memotong kelenjar hingga terbuka pada wadah yang dialiri air.
c. Ekstraksi
kulit
jeruk
setelah
proses
ekstraksi
jus
dengan
memisahkan albedo (bagian kulit berwarna putih) dengan flavedo
(bagian yang berwarna dan mengandung sebagian besar minyak dan
mengkontakkan flavedo dengan air.
d. Penggoresan
atau
pengerokan
sebelum
ekstraksi
jus
dengan
pemukul melewati silinder atau lembaran stainless steel yang dialiri
air.
e. Pengepresan kulit dalam screw press disertai dengan aliran a i r ,
f. Emulsi
minyak
dalam
air kemudian
dipecah
dengan
dengan
sentrifus untuk memisahkan minyak dengan a i r .
Dengan metode pres dingin tidak semua minyak dari kulit jeruk
berhasil dikeluarkan, untuk lebih menyempurnakan ekstraksi dilakukan
distilasi pada residu kulit jeruk. Di pasaran minyak kulit jeruk hasil
distilasi memiliki harga yang lebih rendah daripada minyak yang
dihasilkan dengan metode pres dingin. Hal ini disebabkan karena
kualitas hasil pres dingin lebih baik dikarenakan adanya senyawa
tokoferol yang tidak terdapat dalam minyak hasil distilasi (Swisher
dan Swisher, 1978).
Mekanisme Keluar Minyak dengan Pengepresan Dingin
Minyak buah sitrus terdapat dalam kantung-kantung minyak
berbentuk oval, baion, dalam kelenjar atau gelembung dengan ukuran
diameter bervariasi dari 0,4
-
0,6 mm. Kantung minyak tersebut tidak
memiliki saluran dan tidak berhubungan dengan sel sekitarnya atau
dengan dinding luar sel, tidak memiliki dinding tetapi dibatasi oleh
runtuhan jaringan yang terdegradasi.
Kantung atau kelenjar minyak ini terdistribusi secara tidak
teratur dalam kulit buah bagian luar yang telah masak serta berwarna
( f l a v e d o ) , dan terutama terletak di bagian luar mesokarp, dibawah
epikarp dan hipoderm, dan diatas mesokap bagian dalam, yaitu di
bagian kulit yang sedikit berwarna (albedo). Albedo ini terdiri dari
sellulose, hemisellulose, lignin, pektin, pentosan, gula, glikosida, zat
yang mempunyai rasa pahit dan mineral seperti tertera pada Gambar 7 .
Pada proses pematangan buah, sel-sel albedo berubah menjadi lebih
p ~ n j a n gdan bercabang serta membentuk jaringan sel yang rumit, ruang
p t a r sel cukup besar, sehingga kulit buah yang matang memiliki
maka
tekanan
osmotik
dalam
cairan
sel lebih tinggi
sehingga
menginduksi proses hidrodifusi kedalamnya, meningkatkan tekanan
turgor dan mengakibatkan kantung minyak mengalami tekanan ke
segala
arah.
Difusi
cairan
ke
dalam
kantung
minyak
akan
mengakibatkan efek tekanan. Jika jaringan spongi yang bervolume
besar tidak berisi air, maka ada kecenderungan jaringan tersebut
menyerap minyak begitu kantung minyak pecah, sehingga adanya
tekanan menghasilkan cairan mengandung air dan sejumlah kecil
minyak. Perendaman kulit didalam air atau larutan garam encer selama
beberapa jam umum dipergunakan di Sisilia sebelum dilakukan proses
Sponge (Guenther, 1949). Nugroho (1995) melakukan perendaman kulit
jeruk dalam air yang mengandung NaHCO3 (5 %) selama 1 malam
sebelum pengepresan menghasilkan minyak lemon dengan rendemen
(berdasar berat buah) untuk kulit jeruk Pontianak 0,65 %, Valencia
0.22 % dan Navel 0.09 %.
Produk hasil pengepresan merupakan campuran air dan minyak,
berwujud emulsi encer yang secara bertahap akan memisah menjadi
lapisan tebal berupa emulsi supernatan dan hancuran sel. Sebagian
besar minyak yang dibebaskan terdapat dalam lapisan atas.
Lapisan emulsi tebal ini sulit dipecahkan, dan masalah ini
merupakan salah satu hambatan dalam memproduksi minyak bermutu
baik dengan menggunakan pres. Untuk mengatasi ha1 tersebut dapat
digunakan 3 proses, yaitu : 1) penyaringan melalui karet busa (sponge)
atau bahan seperti wol, yang akan menyerap bahan-bahan koloid dan
mempermudah pemisahan campuran minyak dan air, 2) dengan cara
penyulingan, akan tetapi cara ini cenderung mengakibatkan kerusakan
minyak terutama jika dalam minyak terdapat senyawa asam, 3) cara
sentrifugasi.
Perlakuan Pendahuluan Sebelum Ekstraksi
Minyak atsiri yang bersumber dari kulit buah seperti kulit
lemon, sebelum diekstrak sebaiknya terlebih dahulu dirajang menjadi
potongan
kecil-kecil.
Selama
proses
perajangan,
akan
terjadi
penguapan komponen minyak bertitik didih rendah, dan jika dibiarkan
beberapa menit akan terjadi penyusutan minyak sekitar 0,5 % akibat
penguapan minyak, sehingga hasil rajangan harus segera diekstrak.
Nugroho (1995) melakukan perajangan kulit jeruk Pontianak, Navel
serta Valencia dengan ukuran rata-rata 5 x 2 mm setelah direndam
dalam larutan air mengandung N a H C 0 3 5 % selama semalam sebelum
dilakukan pengepresan dan minyak yang dihasilkan setelah dianalisi
dengan kromatografi gas-spektrometer masa (GC-MS) dan kromatografi gas (GC)
ditemukan komponen utama minyak kulit jeruk
adalah monoterpen (sekitar 98 % untuk ketiga jenis jeruk). Selain itu
terindentifikasi
golongan-golongan
aldehid
(Pontianak
0.34
%,
Valencia 0.66 Oio dan Navel 0.52 %), alkohol (Pontianak 0 . 3 0 %,
Valencia 0.6 % dan Navel .35 %), ester (Valencia dan Navel