Studi Kinetika Adsorpsi Asam Lemak Bebas pada Pemurnian Minyak Ikan Lemuru (Sardinella sp.)
STUDI KINETIKA ADSORPSI ASAM LEMAK BEBAS
PADA PEMURNIAN MINYAK IKAN LEMURU (Sardinella sp.)
AYU FITRI IZAKI
DEPARTEMEN TEKNOLOGI HASIL PERAIRAN
FAKULTAS PERIKANAN DAN ILMU KELAUTAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2013
STUDI KINETIKA ADSORPSI ASAM LEMAK BEBAS
PADA PEMURNIAN MINYAK IKAN LEMURU (Sardinella sp.)
AYU FITRI IZAKI
Skripsi
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Sarjana Perikanan
pada
Departemen Teknologi Hasil Perairan
DEPARTEMEN TEKNOLOGI HASIL PERAIRAN
FAKULTAS PERIKANAN DAN ILMU KELAUTAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2013
ABSTRAK
AYU FITRI IZAKI. Studi Kinetika Adsorpsi Asam Lemak Bebas pada
Pemurnian Minyak Ikan Lemuru (Sardinella sp.). Dibimbing oleh SUGENG
HERI SUSENO dan PIPIH SUPTIJAH.
Minyak ikan dapat diproduksi dari hasil samping industri, namun minyak
ikan ini memiliki warna yang tidak menarik dan asam lemak bebas yang tinggi
sehingga diperlukan pemurnian. Tujuan penelitian ini adalah mempelajari profil
asam lemak minyak ikan, mempelajari kinetika adsorpsi asam lemak bebas dan
kejernihan minyak ikan. Hasil laju adsorpsi orde dua (k2) adalah 0,0344
g mg-1min-1 untuk atapulgit, 0,0222 g mg-1min-1 untuk bentonit, dan 0,0460
g mg-1min-1 untuk kitosan. Kapasitas adsorpsi kesetimbangan (qs) adalah sebesar
56,53 mg/gram untuk atapulgit, untuk bentonit sebesar 42,40 mg/gram dan
kitosan sebesar 47,11 mg/gram. Nilai koefisien transfer massa lapisan luar (KsA)
atapulgit sebesar 0,0018 mL/s, kitosan sebesar 0,0015 mL/s, dan bentonit sebesar
0,0013 mL/s. Nilai koefisien difusi intrapartikel (Kw) untuk atapulgit sebesar
0,1542 mg mL-1 min-0.5, kitosan 0,1285 mg mL-1 min-0.5 dan bentonit 0,1156 mg
mL-1 min-0.5. Nilai kejernihan pada semua adsorben semakin meningkat, dengan
meningkatnya waktu adsorpsi hingga menit ke-60. Hasil penelitian menunjukkan
bahwa atapulgit merupakan adsorben terbaik daripada kitosan dan bentonit untuk
mengurangi FFA dari minyak ikan lemuru.
Kata kunci: minyak ikan lemuru, pemurnian, kinetika adsorpsi, asam lemak bebas
ABSTRACT
AYU FITRI IZAKI. Adsorption Kinetics Study of Free Fatty Acid at Purification
Sardine Fish Oil (Sardinella sp.). Supervised by SUGENG HERI SUSENO and
PIPIH SUPTIJAH.
Fish oil can be produced from by-product industry, but the fish oil have
uninteresting color and high free fatty acids so it needs to be purified. The purpose
of this research is to study fatty acid profile of fish oil, study of adsorption
kinetics free fatty acid, and fish oil clarity. Result of second-order rate (k2) was
0.0344 g mg-1min-1 for attapulgite, 0.0222 g mg-1min-1 for bentonite, and 0.0460 g
mg-1min-1 for chitosan. The adsorption capacity saturation (qs) was 56.53 mg/gram
for attapulgite, 42.40 mg/gram for bentonite, and 47.11 mg/gram for chitosan. The
external film mass-transfer coefficient (KsA) was 0.0018 mL/s for attapulgite,
0.0015 mL/s for chitosan, and 0.0013 mL/s for bentonite. The intraparticular
diffusion coefficients (Kw) for attapulgite were 0.1542 mg mL-1 min-0.5, chitosan
0.1285 mg mL-1 min-0.5, and bentonite 0.1156 mg mL-1 min-0.5. Clarity for all
adsorbents increase with increasing adsorption time until the 60th minute. Results
indicated that attapulgite was the best adsorbent than chitosan and bentonite for
FFA removal from sardine fish oil.
Keywords: sardine fish oil, purification, adsorption kinetics, free fatty acid
Judul Skripsi
Nama
NIM
Program Studi
: Studi Kinetika Adsorpsi Asam Lemak Bebas pada Pemurnian
Minyak Ikan Lemuru (Sardinella sp.)
: Ayu Fitri Izaki
: C3409000S
: Teknologi Basil Perairan
Disetujui 01 eh
Dr. Sugeng Beri Suseno, S.Pi., M.Si.
Pembimbing I
Diketahui oleh
Tanggal Lulus:
0 3 OCT 2D13
Dr. Dra. Pipih Suptijah, MBA
Pembimbing II
Judul Skripsi
Nama
NIM
Program Studi
: Studi Kinetika Adsorpsi Asam Lemak Bebas pada Pemurnian
Minyak Ikan Lemuru (Sardinella sp.)
: Ayu Fitri Izaki
: C34090005
: Teknologi Hasil Perairan
Disetujui oleh
Dr. Sugeng Heri Suseno, S.Pi., M.Si.
Pembimbing I
Dr. Dra. Pipih Suptijah, MBA
Pembimbing II
Diketahui oleh
Dr. Ir. Ruddy Suwandi, MS., MPhil.
Ketua Departemen
Tanggal Lulus:
PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN
SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA
Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi berjudul Studi Kinetika
Adsorpsi Asam Lemak Bebas pada Pemurnian Minyak Ikan Lemuru
(Sardinella sp.) adalah benar karya saya dengan arahan dari komisi pembimbing
dan belum diajukan dalam bentuk apa pun kepada perguruan tinggi mana pun.
Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun
tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan
dalam Daftar Pustaka di bagian akhir skripsi ini.
Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut
Pertanian Bogor.
Bogor, September 2013
Ayu Fitri Izaki
NIM C34090005
PRAKATA
Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah subhanahu wa ta’ala atas
segala karunia-Nya sehingga karya ilmiah ini berhasil diselesaikan. Tema yang
dipilih dalam penelitian yang dilaksanakan sejak bulan Februari 2013 ini ialah
pemurnian minyak ikan, dengan judul Studi Kinetika Adsorpsi Asam Lemak
Bebas pada Pemurnian Minyak Ikan Lemuru (Sardinella sp.).
Terima kasih penulis ucapkan kepada Dr. Sugeng Heri Suseno, S.Pi., M.Si.
dan Dr. Dra. Pipih Suptijah, MBA selaku komisi pembimbing atas segala arahan
dan bimbingannya sehingga penulis dapat menyelesaikan karya ilmiah ini,
Dr. Ir. Agoes M. Jacoeb, Dipl.-Biol selaku dosen penguji tamu atas masukan dan
arahannya dalam penyempurnaan karya ilmiah ini, serta staf dosen dan
administrasi Departemen Teknologi Hasil Perairan. Ungkapan terima kasih juga
disampaikan kepada ayah (pae), ibu (mae), kak Ima, Ida serta seluruh keluarga,
atas segala doa dan kasih sayangnya. Di samping itu ungkapan terima kasih
penulis sampaikan kepada teman seperjuangan Tim Minyak Ikan, teman-teman
THP 46 (Alto) serta penghuni Wisma Mardiyah atas segala bantuan dan
motivasinya.
Semoga karya ilmiah ini bermanfaat bagi semua pihak yang
memerlukannya.
Bogor, September 2013
Ayu Fitri Izaki
DAFTAR ISI
DAFTAR TABEL
viii
DAFTAR GAMBAR
viii
DAFTAR LAMPIRAN
viii
PENDAHULUAN
1
Latar Belakang
1
Perumusan Masalah
1
Tujuan Penelitian
2
Manfaat Penelitian
2
Ruang Lingkup Penelitian
2
METODE
2
Bahan
2
Alat
3
Prosedur Penelitian
3
Analisis Asam Lemak
4
Analisis Kadar Asam Lemak Bebas
5
Kejernihan
5
Rancangan Percobaan
5
Analisis Studi Kinetika
6
HASIL DAN PEMBAHASAN
7
Profil Asam Lemak Minyak Ikan Hasil Samping Penepungan Lemuru
7
Asam Lemak Bebas
8
Kinetika Adsorpsi Asam Lemak Bebas pada Pemurnian Minyak Ikan
9
Kejernihan Minyak Ikan
KESIMPULAN DAN SARAN
12
15
Kesimpulan
15
Saran
16
DAFTAR PUSTAKA
16
LAMPIRAN
18
RIWAYAT HIDUP
20
DAFTAR TABEL
1 Profil asam lemak minyak ikan hasil samping penepungan lemuru
2 Komparasi parameter kinetika pada setiap adsorben
7
11
DAFTAR GAMBAR
1 Diagram alir prosedur penelitian pemurnian minyak ikan
2 Nilai asam lemak bebas minyak ikan dengan penambahan
adsorben pada konsentrasi berbeda
3 Pengaruh waktu adsorpsi terhadap persen reduksi FFA
4 Model kinetika pseudo order dua Ho
5 Persen transmisi kejernihan minyak ikan setelah penambahan
pada waktu tertentu dengan panjang gelombang 450 nm
6 Persen transmisi kejernihan minyak ikan setelah penambahan
pada waktu tertentu dengan panjang gelombang 550 nm
7 Persen transmisi kejernihan minyak ikan setelah penambahan
pada waktu tertentu dengan panjang gelombang 620 nm
8 Persen transmisi kejernihan minyak ikan setelah penambahan
pada waktu tertentu dengan panjang gelombang 665 nm
9 Persen transmisi kejernihan minyak ikan setelah penambahan
pada waktu tertentu dengan panjang gelombang 700 nm
4
berbagai
9
10
11
adsorben
12
adsorben
13
adsorben
13
adsorben
14
adsorben
14
DAFTAR LAMPIRAN
1 Kromatogram Standar Fatty Acid Methyl Ester (FAME) 37
2 Kromatogram Fatty Acid Methyl Ester (FAME) dari sampel minyak
ikan hasil samping penepungan lemuru
3 Tabel hasil analisis ANOVA
4 Tabel hasil uji lanjut Tukey
18
18
19
19
1
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Minyak ikan merupakan sumber penting asam lemak tidak jenuh majemuk
(PUFA), terutama asam eikosapentanoat (EPA, 20:5 ω=3) dan asam
dokosaheksanoat (DHA, 22:6 ω=3) karena bermanfaat bagi aktivitas fisiologis.
Kandungan EPA dalam minyak ikan bervariasi 5-26% dan DHA 6-26% dari total
asam lemak (Alkio et al. 2000). Asam lemak EPA bermanfaat bagi penyakit
jantung dan kardiovaskular, sedangkan asam lemak DHA bermanfaat untuk
kehamilan, perkembangan bayi baru lahir, perkembangan saraf dan otak
(Hjaltason et al. 2006).
Minyak ikan yang ada di Indonesia umumnya berasal dari hasil samping
industri penepungan maupun pengalengan. Pemanfaatan minyak ikan hasil
samping penepungan sangat terbatas, karena adanya kendala, misal warna minyak
yang tidak menarik dan kadar asam lemak bebas yang cukup tinggi. Hal ini
disebabkan oleh bahan baku minyak ikan hasil penepungan yang berasal dari ikan
afkir (ikan dengan mutu rendah) ataupun bagian kepala, ekor, dan isi perut yang
dibuang dari industri pengalengan. Ikan bermutu rendah telah mengalami
kerusakan lemak sehingga asam lemak bebas meningkat (Estiasih 2009). Oleh
karena itu, agar dapat optimal termanfaatkan, perlu dilakukan pemurnian minyak
ikan.
Minyak ikan umumnya hanya mengandung triasilgliserol, namun minyak
ikan yang belum dimurnikan mengandung komponen non-triasilgliserol
diantaranya asam lemak bebas, air, dan komponen oksidasi yang dapat
menurunkan kualitas minyak ikan (Hjaltason et al. 2006). Pemurnian minyak ikan
dapat menghilangkan komponen pengotor dan komponen non-triasilgliserol
sehingga dapat meningkatkan daya terima dan daya simpan minyak ikan
(Sathivel dan Prinyawiwatkul 2004). Salah satu teknik pemurnian minyak ikan
yaitu proses adsorpsi dengan adsorben.
Adsorben dapat mengadsorpsi komponen pengotor, pigmen, dan asam
lemak bebas pada minyak ikan. Adsorben yang dapat digunakan diantaranya
atapulgit, bentonit dan kitosan. Karakteristik kemampuan penyerapan komponen
asam lemak bebas pada adsorben dapat dipelajari dengan studi kinetika adsorpsi.
Data mengenai studi kinetika penggunaan adsorben atapulgit, bentonit, dan
kitosan pada pemurnian minyak ikan belum ada. Sathivel et al. (2012)
menjelaskan bahwa studi pemurnian minyak ikan yang pernah ada hanya terfokus
pada penghilangan zat pengotor minyak ikan yang dimurnikan, sehingga
diperlukan informasi kinetik proses adsorpsi zat pengotor oleh adsorben agar
dihasilkan proses yang paling efektif baik dari segi kualitas maupun ekonomi.
Perumusan Masalah
Produksi minyak ikan dapat berasal dari hasil samping, namun minyak ikan
ini memiliki kualitas yang rendah sehingga pemanfaatannya pun terbatas. Hal ini
karena warna yang tidak menarik dan asam lemak bebas yang tinggi, sehingga
diperlukan proses pemurnian untuk meningkatkan kualitas minyak ikan. Salah
2
satu teknik pemurnian yaitu dengan proses adsorpsi menggunakan adsorben. Data
mengenai studi kinetika penggunaan adsorben atapulgit, bentonit, dan kitosan
pada pemurnian minyak ikan masih terbatas, sehingga perlu untuk diteliti.
Tujuan Penelitian
Tujuan penelitian ini adalah mempelajari profil asam lemak minyak ikan,
mempelajari kinetika proses adsorpsi dalam penurunan kadar asam lemak bebas,
dan kejernihan minyak ikan setelah pemurnian minyak ikan.
Manfaat Penelitian
Manfaat penelitian ini adalah memurnikan minyak ikan sehingga dapat
meningkatkan kualitasnya dan memberikan informasi mengenai kinetika adsorpsi
asam lemak bebas oleh adsorben atapulgit, bentonit, dan kitosan pada pemurnian
minyak ikan.
Ruang Lingkup Penelitian
Ruang lingkup penelitian ini adalah pengambilan contoh, analisis profil
asam lemak, pemurnian minyak ikan dengan adsorpsi menggunakan adsorben,
analisis asam lemak bebas (free fatty acid), analisis kejernihan minyak, serta
penulisan laporan.
METODE
Penelitian ini dilaksanakan pada bulan Februari 2013 sampai Juni 2013.
Pemurnian minyak ikan dan analisis asam lemak bebas dilakukan di
Laboratorium Biokimia Hasil Perairan, Departemen Teknologi Hasil Perairan,
Fakultas Perikanan dan Ilmu Kelautan, Institut Pertanian Bogor dan Laboratorium
Terpadu Fakultas Kedokteran Hewan, Institut Pertanian Bogor. Analisis profil
asam lemak di Laboratorium Terpadu, Institut Pertanian Bogor. Analisis
kejernihan dilakukan di Laboratorium Bioteknologi Hasil Perairan II, Departemen
Teknologi Hasil Perairan, Fakultas Perikanan dan Ilmu Kelautan, Institut
Pertanian Bogor.
Bahan
Bahan utama yang digunakan dalam penelitian ini adalah minyak ikan hasil
samping penepungan yang berasal dari daerah indusri pengalengan ikan lemuru di
Pekalongan-Jawa Tengah dan adsorben berupa kitosan, atapulgit, dan bentonit.
Bahan yang digunakan untuk analisis antara lain alkohol 96% netral, indikator PP
3
(fenolftalein) 1%, KOH 0,1 N, n-heksan dan bahan-bahan analisis kromatografi
gas (GC).
Alat
Alat yang digunakan untuk proses pemurnian adsorpsi minyak ikan
diantaranya adalah erlenmeyer, pipet tetes, timbangan digital, alumunium foil,
magnetic stirrer, magnetic stirring bar, stop watch, dan high speed refrigerated
centrifuge merk HITACHI HIMAC CR 21G. Alat yang digunakan dalam analisis
adalah buret, kompor listrik, kromatografi Gas (GC) merk SHIMADZU GC2010,
dan spectro UV-VIS RS spectrophotometer UV-2500 merk LaboMed.
Prosedur Penelitian
Metode penelitian dilakukan dengan tahapan yaitu karakteristik awal
minyak ikan hasil samping penepungan lemuru, penelitian pendahuluan dan
penelitian utama.
Karakteristik awal minyak ikan dilakukan dengan melakukan analisis
minyak ikan sebelum dilakukan pemurnian minyak ikan menggunakan adsorben,
meliputi: analisis profil asam lemak dengan GC dan asam lemak bebas (FFA).
Penelitian pendahuluan dilakukan dengan melakukan pemurnian minyak
ikan menggunakan adsorben untuk mengetahui konsentrasi adsorben terbaik.
Konsentrasi terbaik adsorben yang didapat digunakan pada penelitian utama.
Pelaksanaan penelitian pendahuluan yaitu sebanyak 10 gram minyak ikan hasil
samping penepungan lemuru dimasukkan ke dalam erlenmeyer dan adsorben
(kitosan, atapulgit, dan bentonit) dengan konsentrasi sebesar 1%, 3%, dan 5% dari
berat minyak ikan ditambahkan ke dalamnya secara terpisah tiap adsoreben.
Reaksi adsorpsi dilakukan dengan pengadukan konstan menggunakan magnetic
stirrer pada suhu ruang selama 20 menit, kemudian disentrifugasi dengan
kecepatan 10000 rpm pada suhu 10 ºC selama 10 menit untuk memisahkan
adsorben dari minyak dan dilakukan analisis FFA. Penelitian pendahuluan ini
dilakukan sebanyak 3 kali ulangan.
Penelitian utama dilakukan dengan pemurnian minyak ikan dengan
adsorben yaitu sebanyak 50 gram minyak ikan hasil samping penepungan lemuru
dimasukkan ke dalam erlenmeyer dan adsorben (kitosan, atapulgit, dan bentonit)
dengan persen konsentrasi dari hasil terbaik penelitian pendahuluan ditambahkan
secara terpisah tiap adsoreben pada setiap waktu. Reaksi adsorpsi dilakukan
dengan pengadukan konstan menggunakan magnetic stirrer pada suhu suhu
ruang. Perlakuan yang digunakan adalah waktu adsorpsi selama 100 menit dengan
interval 20 menit yakni 0, 10, 20, 40, 60, 80 dan 100 menit, kemudian
disentrifugasi dengan kecepatan 10000 rpm pada suhu 10 ºC selama 10 menit
untuk memisahkan adsorben dari minyak ikan. Minyak ikan yang dihasilkan
dianalisis asam lemak bebas (FFA) dan tingkat kejernihannya. Diagram alir
prosedur pemurnian minyak ikan dapat dilihat pada Gambar 1.
4
Minyak ikan
Penambahan adsorben (atapulgit, bentonit,
dan kitosan) dengan konsentrasi terbaik
pada penelitian utama
Adsorpsi dengan pengadukan konstan
menggunakan magnetic stirrer pada suhu
ruang selama 0, 10, 20, 40, 60, 80, dan 100
menit.
Sentrifugasi pada pada kecepatan 10.000 rpm
selama 10 menit dengan suhu 10 °C
Minyak ikan
murni
Analisis kadar asam lemak bebas dan
tingkat kejernihan minyak ikan
Pengolahan data
Gambar 1 Diagram alir prosedur penelitian pemurnian minyak ikan
Analisis Profil Asam Lemak menggunakan Gas Chromatography
(AOAC 2005, No. Metode 969.33)
Sebanyak 20-40 mg contoh lemak atau minyak dalam tabung bertutup teflon
ditambah dengan 1 mL NaOH dalam metanol, kemudian dipanaskan dalam
penangas air selama 20 menit. Selanjutnya sebanyak 2 mL BF3 20% dan
5 mg/mL standar internal ditambahkan ke dalam campuran, lalu campuran
dipanaskan lagi selama 20 menit. Campuran didinginkan, kemudian ditambah
2 mL NaCl jenuh dan 1 mL isooktan, lalu campuran dikocok dengan baik.
Lapisan isooktan yang terbentuk dipindahkan dengan bantuan pipet tetes ke dalam
tabung berisi sekitar 0,1 gram Na2SO4 anhidrat, lalu dibiarkan 15 menit. Fasa cair
yang terbentuk dipisahkan, sedangkan fasa minyak yang terbentuk diinjeksikan ke
instrumen GC sebanyak 1 L, setelah sebelumnya dilakukan penginjeksian 1 L
campuran standar FAME (Supelco 37 component FAME mix). Waktu retensi dan
puncak masing-masing komponen diukur lalu dibandingkan dengan waktu retensi
standar untuk mendapatkan informasi mengenai jenis dan komponen-komponen
5
dalam contoh. Adapun cara perhitungan kandungan komponen dalam contoh
adalah sebagai berikut
Kandungan komponen dalam contoh =
Keterangan :
Ax
As
Cstandar
Vcontoh
x 100%
: Area sampel
: Area standar
: Konsentrasi standar
: Volume contoh
Analisis Kadar Asam Lemak Bebas (% FFA) (AOCS 1998,
No. Metode Ca 5a-40)
Sebanyak 2-5 gram minyak ditambah 25 mL alkohol 96% netral
(erlenmeyer 200 mL), dipanaskan di dalam penangas air selama 10 menit,
kemudian campuran tersebut ditetesi indikator PP sebanyak 2 tetes. Setelah itu
campuran tersebut dikocok dan dititrasi dengan KOH 0,1 N hingga timbul warna
pink yang tidak hilang dalam 10 detik.
%FFA =
Keterangan :
A
= Jumlah titrasi KOH (mL)
N
= Normalitas KOH
G
= gram contoh
M
= Bobot molekul asam lemak dominan (Bobot molekul asam oleat = 282)
Kejernihan (AOAC 1995, No. Metode 955.23)
Panjang gelombang pada spektrofotometer untuk mengukur kejernihan
minyak dipilih terlebih dahulu. Dalam penelitian ini, digunakan panjang
gelombang 450, 550, 620, 665, dan 700 nm. Kuvet dibersihkan dan diisi dengan
standar yang akan digunakan. Standar diukur hingga jarum skala menunjukkan
skala 100%. Selanjutnya kuvet yang berisi standar diganti dengan kuvet berisi
minyak dan diukur kejernihan minyak dalam bentuk persen transmisi. Pengukuran
dilakukan dengan pengenceran sebanyak 10 kali yaitu dengan cara mencampurkan
1 bagian minyak (1 mL) dengan 9 bagian pelarut (9 mL). Pada penelitian ini
digunakan n-heksan sebagai pelarut.
Rancangan Percobaan
Rancangan percobaan digunakan pada penelitian pendahuluan yang
digunakan untuk menguji pengaruh perbedaan jenis bahan adsorben dan
konsentrasi adsorben pada pemurnian minyak ikan terhadap kadar asam lemak
bebas (%FFA). Rancangan percobaan yang digunakan adalah rancangan acak
lengkap (RAL) dengan dua faktor. Data dianalisis dengan ANOVA (Analysis Of
Variant) menggunakan uji F. Penelitian ini dilakukan dengan 3 kali ulangan.
Model rancangan penelitian ini adalah sebagai berikut:
yijk = µ + Ai + Bj + (ABij) + έijk
6
Keterangan:
yijk
= hasil pengamatan faktor A taraf ke-I (I = 1, 2) dan faktor B taraf ke-j (j =
1, 2, 3) pada ulangan ke-k (k = 1, 2, 3)
µ
= rataan umum
Ai
= pengaruh faktor jenis bahan adsorben (faktor A) taraf ke-i
Bj
= pengaruh faktor konsentrasi adsorben (faktor B) taraf ke-j
(ABij) = pengaruh interaksi kondisi sampel taraf ke-i dan jenis pelarut taraf ke-j
έijk
= sisaan akibat kondisi sampel taraf ke-I dan jenis pelarut taraf ke-j pada
ulangan ke-k
Hipotesa terhadap kadar asam lemak bebas dengan jenis bahan adsorben
dan konsentrasi adsorben yang berbeda adalah sebagai berikut:
H0
= Perbedaan jenis bahan adsorben dan waktu adsorben pada pemurnian
minyak ikan tidak memberikan pengaruh terhadap kadar asam lemak
bebas (%FFA).
H1
= Perbedaan jenis bahan adsorben dan waktu adsorben pada pemurnian
minyak ikan memberikan pengaruh terhadap kadar asam lemak bebas
(%FFA).
Analisis Studi Kinetika
Kajian kinetika adsorpsi pada penelitian ini dengan mengacu pada order dua
dari Ho. Model kinetika Ho didasarkan pada konsentrasi adsorbat pada adsorben
dan dikenal sebagai pseudo order dua Ho (Bulut et al. 2008).
Model kinetika order kedua Ho diekspresikan pada persamaan berikut.
t
e
e
(1)
dan
2
h k 2 qe
(2)
Dimana k2 adalah konstanta laju pseudo-orde dua (gram/mg menit), qe
adalah banyaknya asam lemak bebas yang teradsorpsi pada saat kesetimbangan
(mg/gram), qt adalah banyaknya asam lemak bebas yang teradsorpsi pada saat t
(mg/gram), dan t adalah waktu adsorpsi (menit), serta h adalah laju adsorpsi awal.
Persamaan (1) dibuat kurva hubungan antara
terhadap t dimana akan diperoleh
persamaan garis y = mx + b. Nilai konstanta laju adsorpsi pseudo order dua (k2)
dapat ditentukan dari nilai b = 1/(k2qe2) dan qe dapat ditentukan dari nilai m= 1/qe.
Koefisien transfer massa lapisan luar, KsA (mL s–1) diperoleh dari persamaan
(Kadirvelu et al. 2000):
C
ln
Co
t
ks A
V
(3)
Dimana t adalah waktu (s), C adalah konsentrasi FFA (mg asam
oleat/gram minyak ikan) pada waktu t, Co adalah konsentrasi-awal FFA (mg asam
oleat/g ram minyak ikan), dan V adalah volume minyak ikan (55 mL).
Koefisien difusi intrapartikel, Kw (mg mL–1 min–0.5), dapat dihitung dari
persamaan Kadirvelu et al. (2000)
= Kw t0.5
(4)
Dimana t adalah waktu (menit), m adalah berat adsorben (1,5 g), dan V
adalah volume minyak ikan (55 mL), q (mg/gram) adalah kapasitas adsorpsi pada
7
waktu t. Kapasitas adsorpsi dihitung sebagai q = (Co-Ct) V/W, di mana Co adalah
konsentrasi awal FFA (mg asam oleat/mL minyak ikan), Ct adalah konsentrasi
FFA (mg asam oleat/mL minyak ikan) pada waktu t, V adalah volume minyak
ikan (55 mL), dan W = m adalah berat adsorben (1,5 gram). Berat jenis minyak
ikan 0,9112 gram/mL digunakan untuk mengkonversi unit FFA dari mg asam
oleat /gram minyak ikan ke mg asam oleat /mL minyak ikan.
Kapasitas adsorpsi kesetimbangan dihitung sebagai qs = (Co-Cs) V/W,
dimana Co adalah awal FFA Konsentrasi (mg asam oleat/mL minyak ikan), Cs
adalah konsentrasi FFA (mg asam oleat/mL minyak ikan) kesetimbangan, V
adalah volume minyak ikan (55 mL), dan W adalah berat adsorben (1,5 gram).
HASIL DAN PEMBAHASAN
Profil Asam Lemak Minyak Ikan Hasil Samping Penepungan Lemuru
Minyak ikan mengandung jenis asam lemak yang lebih beragam dengan
asam lemak dominan yang bersifat tak jenuh dengan jumlah atom karbon 20
(C20) dan 22 (C22). Asam lemak dominan tersebut termasuk ke dalam kelompok
asam lemak omega 3. Hasil analisis profil asam lemak minyak ikan hasil samping
penepungan lemuru disajikan pada Tabel 1 di bawah ini.
Tabel 1 Profil asam lemak minyak ikan hasil samping penepungan lemuru
Asam Lemak
Hasil (% b/b)
Asam Laurat (C12:0)
0,09
Asam Tridekanoat (C13:0)
0,04
Asam Miristat (C14:0)
7,76
Asam Pentadekanoat (C15:0)
0,46
Asam Palmitat (C16:0)
14,13
Asam Heptadekanoat (C17:0)
0,4
Asam Stearat (C18:0)
2,76
Asam Arakhidat (C20:0)
0,52
Asam Heneikosanoat (C21:0)
0,05
Asam Behenat (C22:0)
0,13
Asam Trikosanoat (C23:0)
0,03
Total SFA
26,37
Asam Miristoleat (C14:1)
0,03
Asam Palmitoleat (C16:1)
9,87
Asam Elaidat (C18:1n9t)
0,1
Asam Oleat (C18:1n9c)
6,58
Asam Eikosenoat (C20:1)
0,24
Asam Erusat (C22:1n9)
0,18
Total MUFA
17
Asam Linolenat (C18:3n3)
0,53
8
Tabel 1 Lanjutan
Asam Lemak
Asam Linolelaidat (C18:2n9t)
Asam Linoleat (C18:3n3)
Asam γ-Linoleat (C18:3n6)
Asam Eikosedienoat (C20:2)
Asam Eikosetrienoat (C20:3n6)
Asam Eikosetrienoat (C20:3n3)
Asam Arakhidonat (C20:4n6)
Asam Eikosapentaenoat/EPA (C20:5n3)
Asam Dokosaheksaenoat/DHA (C22:6n3)
Total PUFA
Total Asam Lemak
Hasil (%b/b)
0,06
1,01
0,33
0,09
0,24
0,08
2,41
15,83
11,36
31,94
75,31
Berdasarkan Tabel 1 di atas minyak ikan lemuru mengandung 11 jenis asam
lemak jenuh (SFA) dengan total sebesar 26,37%, 6 jenis asam lemak tak jenuh
tunggal (MUFA) dengan total sebesar 17%, dan 10 jenis asam lemak majemuk
(PUFA) dengan total sebesar 31,94%. Tabel 1 juga menunjukkan kandungan asam
lemak terbesar yaitu asam eikosapentaenoat (EPA) yaitu sebesar 15,83%, disusul
asam palmitat sebesar 14,13%, asam dokosaheksaenoat (DHA) sebesar 11,36%,
dan asam palmitoleat sebesar 9,87%. Asam lemak omega 3 dibutuhkan dalam
perkembangan otak, mata, pertumbuhan janin selama kehamilan dan untuk
pemeliharaan kesehatan hidup. Asam lemak omega 6 memainkan peran penting
dalam fungsi otak dan kesehatan jantung (Lisa dan Paula 2010), sedangkan asam
lemak omega 9 bermanfaat mendukung kesehatan jantung, menyeimbangkan
kadar kolesterol, dan meningkatkan fungsi kekebalan tubuh (Edward 2013).
Menurut Ackman (2006), minyak ikan sardine yang berasal dari Portugal
memiliki asam palmitat sebesar 17,8%, asam palmitoleat sebesar 6,0%, EPA
sebesar 11,0%, dan DHA sebesar 13%, sedangkan minyak ikan sardine yang
berasal dari Jepang asam palmitat sebesar 19,42%, EPA sebesar 17,01%, dan
DHA sebesar 10,9%. Faktor yang mempengaruhi perbedaan kadar asam lemak
omega 3 dalam ikan yaitu jenis ikan dan jenis makanan. Ikan dari perairan tropis
mempunyai kadar asam lemak omega 3 yang cenderung lebih rendah
dibandingkan perairan subtropis atau dingin. Faktor lain yang berpengaruh adalah
tahap perkembangan dan pertumbuhan ikan, terutama selama masa pemijahan
(Estiasih 2009).
Asam Lemak Bebas (FFA)
Kadar asam lemak bebas merupakan salah satu indikator untuk mengetahui
kualitas minyak ikan. Asam lemak bebas dihasilkan bila terjadi hidrolisis terhadap
minyak trigliserida sehingga asam lemak terlepas dari ikatan gliserol. Peningkatan
hidrolisis terhadap minyak akan meningkatkan jumlah asam lemak bebas yang
dihasilkan. Peningkatan jumlah asam lemak bebas menurunkan mutu minyak dan
meningkatkan potensi terjadinya kerusakan minyak ikan (Ahmadi dan
9
Mushollaeni 2007). Salah satu cara untuk menurunkan kandungan asam lemak
bebas ialah pemurnian minyak ikan menggunakan adsorben. Hasil analisis asam
lemak bebas dengan penambahan adsorben pada konsentrasi berbeda dapat dilihat
pada Gambar 2 berikut.
10
9
Nilai FFA (%)
8
7,05 c
7
6
7,05c
6,30b
6,49b
7,05c
a
5,83
5,64a
5
5,64a
4,88a
5,64b
5,26a4,88a
4
3
2
1
0
Atapulgit
Keterangan :
Bentonit
Konsentrasi Adsorben
Kitosan
= penambahan 0% adsorben (kontrol), = penambahan 1% adsorben,
penambahan 3% adsorben, dan
= penambahan 5% adsorben
Superscript a, b, c = beda nyata terhadap konsentrasi adsorben (p
PADA PEMURNIAN MINYAK IKAN LEMURU (Sardinella sp.)
AYU FITRI IZAKI
DEPARTEMEN TEKNOLOGI HASIL PERAIRAN
FAKULTAS PERIKANAN DAN ILMU KELAUTAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2013
STUDI KINETIKA ADSORPSI ASAM LEMAK BEBAS
PADA PEMURNIAN MINYAK IKAN LEMURU (Sardinella sp.)
AYU FITRI IZAKI
Skripsi
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Sarjana Perikanan
pada
Departemen Teknologi Hasil Perairan
DEPARTEMEN TEKNOLOGI HASIL PERAIRAN
FAKULTAS PERIKANAN DAN ILMU KELAUTAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2013
ABSTRAK
AYU FITRI IZAKI. Studi Kinetika Adsorpsi Asam Lemak Bebas pada
Pemurnian Minyak Ikan Lemuru (Sardinella sp.). Dibimbing oleh SUGENG
HERI SUSENO dan PIPIH SUPTIJAH.
Minyak ikan dapat diproduksi dari hasil samping industri, namun minyak
ikan ini memiliki warna yang tidak menarik dan asam lemak bebas yang tinggi
sehingga diperlukan pemurnian. Tujuan penelitian ini adalah mempelajari profil
asam lemak minyak ikan, mempelajari kinetika adsorpsi asam lemak bebas dan
kejernihan minyak ikan. Hasil laju adsorpsi orde dua (k2) adalah 0,0344
g mg-1min-1 untuk atapulgit, 0,0222 g mg-1min-1 untuk bentonit, dan 0,0460
g mg-1min-1 untuk kitosan. Kapasitas adsorpsi kesetimbangan (qs) adalah sebesar
56,53 mg/gram untuk atapulgit, untuk bentonit sebesar 42,40 mg/gram dan
kitosan sebesar 47,11 mg/gram. Nilai koefisien transfer massa lapisan luar (KsA)
atapulgit sebesar 0,0018 mL/s, kitosan sebesar 0,0015 mL/s, dan bentonit sebesar
0,0013 mL/s. Nilai koefisien difusi intrapartikel (Kw) untuk atapulgit sebesar
0,1542 mg mL-1 min-0.5, kitosan 0,1285 mg mL-1 min-0.5 dan bentonit 0,1156 mg
mL-1 min-0.5. Nilai kejernihan pada semua adsorben semakin meningkat, dengan
meningkatnya waktu adsorpsi hingga menit ke-60. Hasil penelitian menunjukkan
bahwa atapulgit merupakan adsorben terbaik daripada kitosan dan bentonit untuk
mengurangi FFA dari minyak ikan lemuru.
Kata kunci: minyak ikan lemuru, pemurnian, kinetika adsorpsi, asam lemak bebas
ABSTRACT
AYU FITRI IZAKI. Adsorption Kinetics Study of Free Fatty Acid at Purification
Sardine Fish Oil (Sardinella sp.). Supervised by SUGENG HERI SUSENO and
PIPIH SUPTIJAH.
Fish oil can be produced from by-product industry, but the fish oil have
uninteresting color and high free fatty acids so it needs to be purified. The purpose
of this research is to study fatty acid profile of fish oil, study of adsorption
kinetics free fatty acid, and fish oil clarity. Result of second-order rate (k2) was
0.0344 g mg-1min-1 for attapulgite, 0.0222 g mg-1min-1 for bentonite, and 0.0460 g
mg-1min-1 for chitosan. The adsorption capacity saturation (qs) was 56.53 mg/gram
for attapulgite, 42.40 mg/gram for bentonite, and 47.11 mg/gram for chitosan. The
external film mass-transfer coefficient (KsA) was 0.0018 mL/s for attapulgite,
0.0015 mL/s for chitosan, and 0.0013 mL/s for bentonite. The intraparticular
diffusion coefficients (Kw) for attapulgite were 0.1542 mg mL-1 min-0.5, chitosan
0.1285 mg mL-1 min-0.5, and bentonite 0.1156 mg mL-1 min-0.5. Clarity for all
adsorbents increase with increasing adsorption time until the 60th minute. Results
indicated that attapulgite was the best adsorbent than chitosan and bentonite for
FFA removal from sardine fish oil.
Keywords: sardine fish oil, purification, adsorption kinetics, free fatty acid
Judul Skripsi
Nama
NIM
Program Studi
: Studi Kinetika Adsorpsi Asam Lemak Bebas pada Pemurnian
Minyak Ikan Lemuru (Sardinella sp.)
: Ayu Fitri Izaki
: C3409000S
: Teknologi Basil Perairan
Disetujui 01 eh
Dr. Sugeng Beri Suseno, S.Pi., M.Si.
Pembimbing I
Diketahui oleh
Tanggal Lulus:
0 3 OCT 2D13
Dr. Dra. Pipih Suptijah, MBA
Pembimbing II
Judul Skripsi
Nama
NIM
Program Studi
: Studi Kinetika Adsorpsi Asam Lemak Bebas pada Pemurnian
Minyak Ikan Lemuru (Sardinella sp.)
: Ayu Fitri Izaki
: C34090005
: Teknologi Hasil Perairan
Disetujui oleh
Dr. Sugeng Heri Suseno, S.Pi., M.Si.
Pembimbing I
Dr. Dra. Pipih Suptijah, MBA
Pembimbing II
Diketahui oleh
Dr. Ir. Ruddy Suwandi, MS., MPhil.
Ketua Departemen
Tanggal Lulus:
PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN
SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA
Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi berjudul Studi Kinetika
Adsorpsi Asam Lemak Bebas pada Pemurnian Minyak Ikan Lemuru
(Sardinella sp.) adalah benar karya saya dengan arahan dari komisi pembimbing
dan belum diajukan dalam bentuk apa pun kepada perguruan tinggi mana pun.
Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun
tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan
dalam Daftar Pustaka di bagian akhir skripsi ini.
Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut
Pertanian Bogor.
Bogor, September 2013
Ayu Fitri Izaki
NIM C34090005
PRAKATA
Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah subhanahu wa ta’ala atas
segala karunia-Nya sehingga karya ilmiah ini berhasil diselesaikan. Tema yang
dipilih dalam penelitian yang dilaksanakan sejak bulan Februari 2013 ini ialah
pemurnian minyak ikan, dengan judul Studi Kinetika Adsorpsi Asam Lemak
Bebas pada Pemurnian Minyak Ikan Lemuru (Sardinella sp.).
Terima kasih penulis ucapkan kepada Dr. Sugeng Heri Suseno, S.Pi., M.Si.
dan Dr. Dra. Pipih Suptijah, MBA selaku komisi pembimbing atas segala arahan
dan bimbingannya sehingga penulis dapat menyelesaikan karya ilmiah ini,
Dr. Ir. Agoes M. Jacoeb, Dipl.-Biol selaku dosen penguji tamu atas masukan dan
arahannya dalam penyempurnaan karya ilmiah ini, serta staf dosen dan
administrasi Departemen Teknologi Hasil Perairan. Ungkapan terima kasih juga
disampaikan kepada ayah (pae), ibu (mae), kak Ima, Ida serta seluruh keluarga,
atas segala doa dan kasih sayangnya. Di samping itu ungkapan terima kasih
penulis sampaikan kepada teman seperjuangan Tim Minyak Ikan, teman-teman
THP 46 (Alto) serta penghuni Wisma Mardiyah atas segala bantuan dan
motivasinya.
Semoga karya ilmiah ini bermanfaat bagi semua pihak yang
memerlukannya.
Bogor, September 2013
Ayu Fitri Izaki
DAFTAR ISI
DAFTAR TABEL
viii
DAFTAR GAMBAR
viii
DAFTAR LAMPIRAN
viii
PENDAHULUAN
1
Latar Belakang
1
Perumusan Masalah
1
Tujuan Penelitian
2
Manfaat Penelitian
2
Ruang Lingkup Penelitian
2
METODE
2
Bahan
2
Alat
3
Prosedur Penelitian
3
Analisis Asam Lemak
4
Analisis Kadar Asam Lemak Bebas
5
Kejernihan
5
Rancangan Percobaan
5
Analisis Studi Kinetika
6
HASIL DAN PEMBAHASAN
7
Profil Asam Lemak Minyak Ikan Hasil Samping Penepungan Lemuru
7
Asam Lemak Bebas
8
Kinetika Adsorpsi Asam Lemak Bebas pada Pemurnian Minyak Ikan
9
Kejernihan Minyak Ikan
KESIMPULAN DAN SARAN
12
15
Kesimpulan
15
Saran
16
DAFTAR PUSTAKA
16
LAMPIRAN
18
RIWAYAT HIDUP
20
DAFTAR TABEL
1 Profil asam lemak minyak ikan hasil samping penepungan lemuru
2 Komparasi parameter kinetika pada setiap adsorben
7
11
DAFTAR GAMBAR
1 Diagram alir prosedur penelitian pemurnian minyak ikan
2 Nilai asam lemak bebas minyak ikan dengan penambahan
adsorben pada konsentrasi berbeda
3 Pengaruh waktu adsorpsi terhadap persen reduksi FFA
4 Model kinetika pseudo order dua Ho
5 Persen transmisi kejernihan minyak ikan setelah penambahan
pada waktu tertentu dengan panjang gelombang 450 nm
6 Persen transmisi kejernihan minyak ikan setelah penambahan
pada waktu tertentu dengan panjang gelombang 550 nm
7 Persen transmisi kejernihan minyak ikan setelah penambahan
pada waktu tertentu dengan panjang gelombang 620 nm
8 Persen transmisi kejernihan minyak ikan setelah penambahan
pada waktu tertentu dengan panjang gelombang 665 nm
9 Persen transmisi kejernihan minyak ikan setelah penambahan
pada waktu tertentu dengan panjang gelombang 700 nm
4
berbagai
9
10
11
adsorben
12
adsorben
13
adsorben
13
adsorben
14
adsorben
14
DAFTAR LAMPIRAN
1 Kromatogram Standar Fatty Acid Methyl Ester (FAME) 37
2 Kromatogram Fatty Acid Methyl Ester (FAME) dari sampel minyak
ikan hasil samping penepungan lemuru
3 Tabel hasil analisis ANOVA
4 Tabel hasil uji lanjut Tukey
18
18
19
19
1
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Minyak ikan merupakan sumber penting asam lemak tidak jenuh majemuk
(PUFA), terutama asam eikosapentanoat (EPA, 20:5 ω=3) dan asam
dokosaheksanoat (DHA, 22:6 ω=3) karena bermanfaat bagi aktivitas fisiologis.
Kandungan EPA dalam minyak ikan bervariasi 5-26% dan DHA 6-26% dari total
asam lemak (Alkio et al. 2000). Asam lemak EPA bermanfaat bagi penyakit
jantung dan kardiovaskular, sedangkan asam lemak DHA bermanfaat untuk
kehamilan, perkembangan bayi baru lahir, perkembangan saraf dan otak
(Hjaltason et al. 2006).
Minyak ikan yang ada di Indonesia umumnya berasal dari hasil samping
industri penepungan maupun pengalengan. Pemanfaatan minyak ikan hasil
samping penepungan sangat terbatas, karena adanya kendala, misal warna minyak
yang tidak menarik dan kadar asam lemak bebas yang cukup tinggi. Hal ini
disebabkan oleh bahan baku minyak ikan hasil penepungan yang berasal dari ikan
afkir (ikan dengan mutu rendah) ataupun bagian kepala, ekor, dan isi perut yang
dibuang dari industri pengalengan. Ikan bermutu rendah telah mengalami
kerusakan lemak sehingga asam lemak bebas meningkat (Estiasih 2009). Oleh
karena itu, agar dapat optimal termanfaatkan, perlu dilakukan pemurnian minyak
ikan.
Minyak ikan umumnya hanya mengandung triasilgliserol, namun minyak
ikan yang belum dimurnikan mengandung komponen non-triasilgliserol
diantaranya asam lemak bebas, air, dan komponen oksidasi yang dapat
menurunkan kualitas minyak ikan (Hjaltason et al. 2006). Pemurnian minyak ikan
dapat menghilangkan komponen pengotor dan komponen non-triasilgliserol
sehingga dapat meningkatkan daya terima dan daya simpan minyak ikan
(Sathivel dan Prinyawiwatkul 2004). Salah satu teknik pemurnian minyak ikan
yaitu proses adsorpsi dengan adsorben.
Adsorben dapat mengadsorpsi komponen pengotor, pigmen, dan asam
lemak bebas pada minyak ikan. Adsorben yang dapat digunakan diantaranya
atapulgit, bentonit dan kitosan. Karakteristik kemampuan penyerapan komponen
asam lemak bebas pada adsorben dapat dipelajari dengan studi kinetika adsorpsi.
Data mengenai studi kinetika penggunaan adsorben atapulgit, bentonit, dan
kitosan pada pemurnian minyak ikan belum ada. Sathivel et al. (2012)
menjelaskan bahwa studi pemurnian minyak ikan yang pernah ada hanya terfokus
pada penghilangan zat pengotor minyak ikan yang dimurnikan, sehingga
diperlukan informasi kinetik proses adsorpsi zat pengotor oleh adsorben agar
dihasilkan proses yang paling efektif baik dari segi kualitas maupun ekonomi.
Perumusan Masalah
Produksi minyak ikan dapat berasal dari hasil samping, namun minyak ikan
ini memiliki kualitas yang rendah sehingga pemanfaatannya pun terbatas. Hal ini
karena warna yang tidak menarik dan asam lemak bebas yang tinggi, sehingga
diperlukan proses pemurnian untuk meningkatkan kualitas minyak ikan. Salah
2
satu teknik pemurnian yaitu dengan proses adsorpsi menggunakan adsorben. Data
mengenai studi kinetika penggunaan adsorben atapulgit, bentonit, dan kitosan
pada pemurnian minyak ikan masih terbatas, sehingga perlu untuk diteliti.
Tujuan Penelitian
Tujuan penelitian ini adalah mempelajari profil asam lemak minyak ikan,
mempelajari kinetika proses adsorpsi dalam penurunan kadar asam lemak bebas,
dan kejernihan minyak ikan setelah pemurnian minyak ikan.
Manfaat Penelitian
Manfaat penelitian ini adalah memurnikan minyak ikan sehingga dapat
meningkatkan kualitasnya dan memberikan informasi mengenai kinetika adsorpsi
asam lemak bebas oleh adsorben atapulgit, bentonit, dan kitosan pada pemurnian
minyak ikan.
Ruang Lingkup Penelitian
Ruang lingkup penelitian ini adalah pengambilan contoh, analisis profil
asam lemak, pemurnian minyak ikan dengan adsorpsi menggunakan adsorben,
analisis asam lemak bebas (free fatty acid), analisis kejernihan minyak, serta
penulisan laporan.
METODE
Penelitian ini dilaksanakan pada bulan Februari 2013 sampai Juni 2013.
Pemurnian minyak ikan dan analisis asam lemak bebas dilakukan di
Laboratorium Biokimia Hasil Perairan, Departemen Teknologi Hasil Perairan,
Fakultas Perikanan dan Ilmu Kelautan, Institut Pertanian Bogor dan Laboratorium
Terpadu Fakultas Kedokteran Hewan, Institut Pertanian Bogor. Analisis profil
asam lemak di Laboratorium Terpadu, Institut Pertanian Bogor. Analisis
kejernihan dilakukan di Laboratorium Bioteknologi Hasil Perairan II, Departemen
Teknologi Hasil Perairan, Fakultas Perikanan dan Ilmu Kelautan, Institut
Pertanian Bogor.
Bahan
Bahan utama yang digunakan dalam penelitian ini adalah minyak ikan hasil
samping penepungan yang berasal dari daerah indusri pengalengan ikan lemuru di
Pekalongan-Jawa Tengah dan adsorben berupa kitosan, atapulgit, dan bentonit.
Bahan yang digunakan untuk analisis antara lain alkohol 96% netral, indikator PP
3
(fenolftalein) 1%, KOH 0,1 N, n-heksan dan bahan-bahan analisis kromatografi
gas (GC).
Alat
Alat yang digunakan untuk proses pemurnian adsorpsi minyak ikan
diantaranya adalah erlenmeyer, pipet tetes, timbangan digital, alumunium foil,
magnetic stirrer, magnetic stirring bar, stop watch, dan high speed refrigerated
centrifuge merk HITACHI HIMAC CR 21G. Alat yang digunakan dalam analisis
adalah buret, kompor listrik, kromatografi Gas (GC) merk SHIMADZU GC2010,
dan spectro UV-VIS RS spectrophotometer UV-2500 merk LaboMed.
Prosedur Penelitian
Metode penelitian dilakukan dengan tahapan yaitu karakteristik awal
minyak ikan hasil samping penepungan lemuru, penelitian pendahuluan dan
penelitian utama.
Karakteristik awal minyak ikan dilakukan dengan melakukan analisis
minyak ikan sebelum dilakukan pemurnian minyak ikan menggunakan adsorben,
meliputi: analisis profil asam lemak dengan GC dan asam lemak bebas (FFA).
Penelitian pendahuluan dilakukan dengan melakukan pemurnian minyak
ikan menggunakan adsorben untuk mengetahui konsentrasi adsorben terbaik.
Konsentrasi terbaik adsorben yang didapat digunakan pada penelitian utama.
Pelaksanaan penelitian pendahuluan yaitu sebanyak 10 gram minyak ikan hasil
samping penepungan lemuru dimasukkan ke dalam erlenmeyer dan adsorben
(kitosan, atapulgit, dan bentonit) dengan konsentrasi sebesar 1%, 3%, dan 5% dari
berat minyak ikan ditambahkan ke dalamnya secara terpisah tiap adsoreben.
Reaksi adsorpsi dilakukan dengan pengadukan konstan menggunakan magnetic
stirrer pada suhu ruang selama 20 menit, kemudian disentrifugasi dengan
kecepatan 10000 rpm pada suhu 10 ºC selama 10 menit untuk memisahkan
adsorben dari minyak dan dilakukan analisis FFA. Penelitian pendahuluan ini
dilakukan sebanyak 3 kali ulangan.
Penelitian utama dilakukan dengan pemurnian minyak ikan dengan
adsorben yaitu sebanyak 50 gram minyak ikan hasil samping penepungan lemuru
dimasukkan ke dalam erlenmeyer dan adsorben (kitosan, atapulgit, dan bentonit)
dengan persen konsentrasi dari hasil terbaik penelitian pendahuluan ditambahkan
secara terpisah tiap adsoreben pada setiap waktu. Reaksi adsorpsi dilakukan
dengan pengadukan konstan menggunakan magnetic stirrer pada suhu suhu
ruang. Perlakuan yang digunakan adalah waktu adsorpsi selama 100 menit dengan
interval 20 menit yakni 0, 10, 20, 40, 60, 80 dan 100 menit, kemudian
disentrifugasi dengan kecepatan 10000 rpm pada suhu 10 ºC selama 10 menit
untuk memisahkan adsorben dari minyak ikan. Minyak ikan yang dihasilkan
dianalisis asam lemak bebas (FFA) dan tingkat kejernihannya. Diagram alir
prosedur pemurnian minyak ikan dapat dilihat pada Gambar 1.
4
Minyak ikan
Penambahan adsorben (atapulgit, bentonit,
dan kitosan) dengan konsentrasi terbaik
pada penelitian utama
Adsorpsi dengan pengadukan konstan
menggunakan magnetic stirrer pada suhu
ruang selama 0, 10, 20, 40, 60, 80, dan 100
menit.
Sentrifugasi pada pada kecepatan 10.000 rpm
selama 10 menit dengan suhu 10 °C
Minyak ikan
murni
Analisis kadar asam lemak bebas dan
tingkat kejernihan minyak ikan
Pengolahan data
Gambar 1 Diagram alir prosedur penelitian pemurnian minyak ikan
Analisis Profil Asam Lemak menggunakan Gas Chromatography
(AOAC 2005, No. Metode 969.33)
Sebanyak 20-40 mg contoh lemak atau minyak dalam tabung bertutup teflon
ditambah dengan 1 mL NaOH dalam metanol, kemudian dipanaskan dalam
penangas air selama 20 menit. Selanjutnya sebanyak 2 mL BF3 20% dan
5 mg/mL standar internal ditambahkan ke dalam campuran, lalu campuran
dipanaskan lagi selama 20 menit. Campuran didinginkan, kemudian ditambah
2 mL NaCl jenuh dan 1 mL isooktan, lalu campuran dikocok dengan baik.
Lapisan isooktan yang terbentuk dipindahkan dengan bantuan pipet tetes ke dalam
tabung berisi sekitar 0,1 gram Na2SO4 anhidrat, lalu dibiarkan 15 menit. Fasa cair
yang terbentuk dipisahkan, sedangkan fasa minyak yang terbentuk diinjeksikan ke
instrumen GC sebanyak 1 L, setelah sebelumnya dilakukan penginjeksian 1 L
campuran standar FAME (Supelco 37 component FAME mix). Waktu retensi dan
puncak masing-masing komponen diukur lalu dibandingkan dengan waktu retensi
standar untuk mendapatkan informasi mengenai jenis dan komponen-komponen
5
dalam contoh. Adapun cara perhitungan kandungan komponen dalam contoh
adalah sebagai berikut
Kandungan komponen dalam contoh =
Keterangan :
Ax
As
Cstandar
Vcontoh
x 100%
: Area sampel
: Area standar
: Konsentrasi standar
: Volume contoh
Analisis Kadar Asam Lemak Bebas (% FFA) (AOCS 1998,
No. Metode Ca 5a-40)
Sebanyak 2-5 gram minyak ditambah 25 mL alkohol 96% netral
(erlenmeyer 200 mL), dipanaskan di dalam penangas air selama 10 menit,
kemudian campuran tersebut ditetesi indikator PP sebanyak 2 tetes. Setelah itu
campuran tersebut dikocok dan dititrasi dengan KOH 0,1 N hingga timbul warna
pink yang tidak hilang dalam 10 detik.
%FFA =
Keterangan :
A
= Jumlah titrasi KOH (mL)
N
= Normalitas KOH
G
= gram contoh
M
= Bobot molekul asam lemak dominan (Bobot molekul asam oleat = 282)
Kejernihan (AOAC 1995, No. Metode 955.23)
Panjang gelombang pada spektrofotometer untuk mengukur kejernihan
minyak dipilih terlebih dahulu. Dalam penelitian ini, digunakan panjang
gelombang 450, 550, 620, 665, dan 700 nm. Kuvet dibersihkan dan diisi dengan
standar yang akan digunakan. Standar diukur hingga jarum skala menunjukkan
skala 100%. Selanjutnya kuvet yang berisi standar diganti dengan kuvet berisi
minyak dan diukur kejernihan minyak dalam bentuk persen transmisi. Pengukuran
dilakukan dengan pengenceran sebanyak 10 kali yaitu dengan cara mencampurkan
1 bagian minyak (1 mL) dengan 9 bagian pelarut (9 mL). Pada penelitian ini
digunakan n-heksan sebagai pelarut.
Rancangan Percobaan
Rancangan percobaan digunakan pada penelitian pendahuluan yang
digunakan untuk menguji pengaruh perbedaan jenis bahan adsorben dan
konsentrasi adsorben pada pemurnian minyak ikan terhadap kadar asam lemak
bebas (%FFA). Rancangan percobaan yang digunakan adalah rancangan acak
lengkap (RAL) dengan dua faktor. Data dianalisis dengan ANOVA (Analysis Of
Variant) menggunakan uji F. Penelitian ini dilakukan dengan 3 kali ulangan.
Model rancangan penelitian ini adalah sebagai berikut:
yijk = µ + Ai + Bj + (ABij) + έijk
6
Keterangan:
yijk
= hasil pengamatan faktor A taraf ke-I (I = 1, 2) dan faktor B taraf ke-j (j =
1, 2, 3) pada ulangan ke-k (k = 1, 2, 3)
µ
= rataan umum
Ai
= pengaruh faktor jenis bahan adsorben (faktor A) taraf ke-i
Bj
= pengaruh faktor konsentrasi adsorben (faktor B) taraf ke-j
(ABij) = pengaruh interaksi kondisi sampel taraf ke-i dan jenis pelarut taraf ke-j
έijk
= sisaan akibat kondisi sampel taraf ke-I dan jenis pelarut taraf ke-j pada
ulangan ke-k
Hipotesa terhadap kadar asam lemak bebas dengan jenis bahan adsorben
dan konsentrasi adsorben yang berbeda adalah sebagai berikut:
H0
= Perbedaan jenis bahan adsorben dan waktu adsorben pada pemurnian
minyak ikan tidak memberikan pengaruh terhadap kadar asam lemak
bebas (%FFA).
H1
= Perbedaan jenis bahan adsorben dan waktu adsorben pada pemurnian
minyak ikan memberikan pengaruh terhadap kadar asam lemak bebas
(%FFA).
Analisis Studi Kinetika
Kajian kinetika adsorpsi pada penelitian ini dengan mengacu pada order dua
dari Ho. Model kinetika Ho didasarkan pada konsentrasi adsorbat pada adsorben
dan dikenal sebagai pseudo order dua Ho (Bulut et al. 2008).
Model kinetika order kedua Ho diekspresikan pada persamaan berikut.
t
e
e
(1)
dan
2
h k 2 qe
(2)
Dimana k2 adalah konstanta laju pseudo-orde dua (gram/mg menit), qe
adalah banyaknya asam lemak bebas yang teradsorpsi pada saat kesetimbangan
(mg/gram), qt adalah banyaknya asam lemak bebas yang teradsorpsi pada saat t
(mg/gram), dan t adalah waktu adsorpsi (menit), serta h adalah laju adsorpsi awal.
Persamaan (1) dibuat kurva hubungan antara
terhadap t dimana akan diperoleh
persamaan garis y = mx + b. Nilai konstanta laju adsorpsi pseudo order dua (k2)
dapat ditentukan dari nilai b = 1/(k2qe2) dan qe dapat ditentukan dari nilai m= 1/qe.
Koefisien transfer massa lapisan luar, KsA (mL s–1) diperoleh dari persamaan
(Kadirvelu et al. 2000):
C
ln
Co
t
ks A
V
(3)
Dimana t adalah waktu (s), C adalah konsentrasi FFA (mg asam
oleat/gram minyak ikan) pada waktu t, Co adalah konsentrasi-awal FFA (mg asam
oleat/g ram minyak ikan), dan V adalah volume minyak ikan (55 mL).
Koefisien difusi intrapartikel, Kw (mg mL–1 min–0.5), dapat dihitung dari
persamaan Kadirvelu et al. (2000)
= Kw t0.5
(4)
Dimana t adalah waktu (menit), m adalah berat adsorben (1,5 g), dan V
adalah volume minyak ikan (55 mL), q (mg/gram) adalah kapasitas adsorpsi pada
7
waktu t. Kapasitas adsorpsi dihitung sebagai q = (Co-Ct) V/W, di mana Co adalah
konsentrasi awal FFA (mg asam oleat/mL minyak ikan), Ct adalah konsentrasi
FFA (mg asam oleat/mL minyak ikan) pada waktu t, V adalah volume minyak
ikan (55 mL), dan W = m adalah berat adsorben (1,5 gram). Berat jenis minyak
ikan 0,9112 gram/mL digunakan untuk mengkonversi unit FFA dari mg asam
oleat /gram minyak ikan ke mg asam oleat /mL minyak ikan.
Kapasitas adsorpsi kesetimbangan dihitung sebagai qs = (Co-Cs) V/W,
dimana Co adalah awal FFA Konsentrasi (mg asam oleat/mL minyak ikan), Cs
adalah konsentrasi FFA (mg asam oleat/mL minyak ikan) kesetimbangan, V
adalah volume minyak ikan (55 mL), dan W adalah berat adsorben (1,5 gram).
HASIL DAN PEMBAHASAN
Profil Asam Lemak Minyak Ikan Hasil Samping Penepungan Lemuru
Minyak ikan mengandung jenis asam lemak yang lebih beragam dengan
asam lemak dominan yang bersifat tak jenuh dengan jumlah atom karbon 20
(C20) dan 22 (C22). Asam lemak dominan tersebut termasuk ke dalam kelompok
asam lemak omega 3. Hasil analisis profil asam lemak minyak ikan hasil samping
penepungan lemuru disajikan pada Tabel 1 di bawah ini.
Tabel 1 Profil asam lemak minyak ikan hasil samping penepungan lemuru
Asam Lemak
Hasil (% b/b)
Asam Laurat (C12:0)
0,09
Asam Tridekanoat (C13:0)
0,04
Asam Miristat (C14:0)
7,76
Asam Pentadekanoat (C15:0)
0,46
Asam Palmitat (C16:0)
14,13
Asam Heptadekanoat (C17:0)
0,4
Asam Stearat (C18:0)
2,76
Asam Arakhidat (C20:0)
0,52
Asam Heneikosanoat (C21:0)
0,05
Asam Behenat (C22:0)
0,13
Asam Trikosanoat (C23:0)
0,03
Total SFA
26,37
Asam Miristoleat (C14:1)
0,03
Asam Palmitoleat (C16:1)
9,87
Asam Elaidat (C18:1n9t)
0,1
Asam Oleat (C18:1n9c)
6,58
Asam Eikosenoat (C20:1)
0,24
Asam Erusat (C22:1n9)
0,18
Total MUFA
17
Asam Linolenat (C18:3n3)
0,53
8
Tabel 1 Lanjutan
Asam Lemak
Asam Linolelaidat (C18:2n9t)
Asam Linoleat (C18:3n3)
Asam γ-Linoleat (C18:3n6)
Asam Eikosedienoat (C20:2)
Asam Eikosetrienoat (C20:3n6)
Asam Eikosetrienoat (C20:3n3)
Asam Arakhidonat (C20:4n6)
Asam Eikosapentaenoat/EPA (C20:5n3)
Asam Dokosaheksaenoat/DHA (C22:6n3)
Total PUFA
Total Asam Lemak
Hasil (%b/b)
0,06
1,01
0,33
0,09
0,24
0,08
2,41
15,83
11,36
31,94
75,31
Berdasarkan Tabel 1 di atas minyak ikan lemuru mengandung 11 jenis asam
lemak jenuh (SFA) dengan total sebesar 26,37%, 6 jenis asam lemak tak jenuh
tunggal (MUFA) dengan total sebesar 17%, dan 10 jenis asam lemak majemuk
(PUFA) dengan total sebesar 31,94%. Tabel 1 juga menunjukkan kandungan asam
lemak terbesar yaitu asam eikosapentaenoat (EPA) yaitu sebesar 15,83%, disusul
asam palmitat sebesar 14,13%, asam dokosaheksaenoat (DHA) sebesar 11,36%,
dan asam palmitoleat sebesar 9,87%. Asam lemak omega 3 dibutuhkan dalam
perkembangan otak, mata, pertumbuhan janin selama kehamilan dan untuk
pemeliharaan kesehatan hidup. Asam lemak omega 6 memainkan peran penting
dalam fungsi otak dan kesehatan jantung (Lisa dan Paula 2010), sedangkan asam
lemak omega 9 bermanfaat mendukung kesehatan jantung, menyeimbangkan
kadar kolesterol, dan meningkatkan fungsi kekebalan tubuh (Edward 2013).
Menurut Ackman (2006), minyak ikan sardine yang berasal dari Portugal
memiliki asam palmitat sebesar 17,8%, asam palmitoleat sebesar 6,0%, EPA
sebesar 11,0%, dan DHA sebesar 13%, sedangkan minyak ikan sardine yang
berasal dari Jepang asam palmitat sebesar 19,42%, EPA sebesar 17,01%, dan
DHA sebesar 10,9%. Faktor yang mempengaruhi perbedaan kadar asam lemak
omega 3 dalam ikan yaitu jenis ikan dan jenis makanan. Ikan dari perairan tropis
mempunyai kadar asam lemak omega 3 yang cenderung lebih rendah
dibandingkan perairan subtropis atau dingin. Faktor lain yang berpengaruh adalah
tahap perkembangan dan pertumbuhan ikan, terutama selama masa pemijahan
(Estiasih 2009).
Asam Lemak Bebas (FFA)
Kadar asam lemak bebas merupakan salah satu indikator untuk mengetahui
kualitas minyak ikan. Asam lemak bebas dihasilkan bila terjadi hidrolisis terhadap
minyak trigliserida sehingga asam lemak terlepas dari ikatan gliserol. Peningkatan
hidrolisis terhadap minyak akan meningkatkan jumlah asam lemak bebas yang
dihasilkan. Peningkatan jumlah asam lemak bebas menurunkan mutu minyak dan
meningkatkan potensi terjadinya kerusakan minyak ikan (Ahmadi dan
9
Mushollaeni 2007). Salah satu cara untuk menurunkan kandungan asam lemak
bebas ialah pemurnian minyak ikan menggunakan adsorben. Hasil analisis asam
lemak bebas dengan penambahan adsorben pada konsentrasi berbeda dapat dilihat
pada Gambar 2 berikut.
10
9
Nilai FFA (%)
8
7,05 c
7
6
7,05c
6,30b
6,49b
7,05c
a
5,83
5,64a
5
5,64a
4,88a
5,64b
5,26a4,88a
4
3
2
1
0
Atapulgit
Keterangan :
Bentonit
Konsentrasi Adsorben
Kitosan
= penambahan 0% adsorben (kontrol), = penambahan 1% adsorben,
penambahan 3% adsorben, dan
= penambahan 5% adsorben
Superscript a, b, c = beda nyata terhadap konsentrasi adsorben (p