Sintesis Mono diasilgliserol (M DAG) dari Destilat Asam Lemak Minyak Sawit (DALMS) Melalui Esterifikasi Enzimatis

SINTESIS MONO-DIASILGLISEROL ( M-DAG ) DARI
DESTILAT ASAM LEMAK MINYAK SAWIT (DALMS)
MELALUI ESTERIFIKASI ENZIMATIS

FARIDA NURAENI

SEKOLAH PASCA SARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2008

2

PERNYATAAN MENGENAI TESIS
DAN SUMBER INFORMASI

Dengan ini saya menyatakan bahwa tesis yang berjudul Sintesis MonoDiasilgliserol (M-DAG) Dari Destilat Asam Lemak Minyak Sawit (DALMS)
Melalui Esterifikasi Enzimatis adalah karya sendiri dibawah bimbingan dan
arahan Dr.Ir. Nuri Andarwulan, MS dan Dr. Tri Haryati, MS dan belum pernah
diajukan dalam bentuk apapun kepada perguruan tinggi manapun. Sumber
informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak

diterbitkan dari penulis lain, telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan pada
daftar pustaka di bagian akhir tesis ini.
Bogor, November 2008

Farida Nuraeni

3

ABSTRACT
FARIDA NURAENI. The Syntheses of Mono-diacylglycerol (M-DAG) from
Palm Fatty Acid Destilate (PFAD) by Enzymatic Esterification. Under the
guidance of NURI ANDARWULAN as the Chairlady and TRI HARYATI as
member of the advisory committee.
Mono-diacylglycerol (M-DAG) are emulsifiers in food industries with
GRAS (Generally recognized as safe) statuta. M-DAG can be synthesized by
chemical or enzymatic way. Biosyntheses of M-DAG can be catalyzed by lipase
enzyme with three ways; esterification fatty acid with glycerol, hydrolysis
triglicerida and transesterification.
The objectives of this research was to look for the optimum conditions
(solvent, time and temperature reaction) to syntheses of M-DAG by enzymatic

esterification of PFAD (Palm Fatty Acid Destilate) and glycerol using lipase.
Substrat ratio of PFAD: glycerol in this research was 2 : 3 with 1g of total mass
and 4% of lipase from total substrat.
This research used a central composite design (CCD) with 20 unit
experiments and respon surface model to evaluated the effects of solvent, time and
temperature reaction to syntheses of M-DAG. The product of M-DAG were
evaluated the physicochemical properties including melting point, free fatty acid
and iodine value.
The result showed that optimum conditions to syntheses of M-DAG for
yield parameter were 54o C, 14 hours and 11 ml of tertier-butanol as solvent and
were chosen as optimum conditions for syntheses of M-DAG due to the maximal
yield (58%) and high MAG fraction. From statistic analysis, yield parameter
model has significantly affected (P= 0,0449< 0,1) and had high coefficient of
correlation (r = 0,8591). The verification of the optimum conditions had
coefficient of varian 6,66% and 51,66% for yield, which consist of 78,31% with
coefficient of varian 8,70% for MAG fraction and 21,69% for DAG fraction with
coefficient of varian 31,6%. The melting point of M-DAG was 57,0-62,5o C, free
fatty acid content was 0,75% and iodine value was 16,7.
Key words : PFAD, esterification, enzymatic, M-DAG

4

RINGKASAN
FARIDA NURAENI. Sintesis Mono-diasilgliserol (M-DAG) Dari Destilat Asam
Lemak Minyak Sawit (DALMS) Melalui Esterifikasi Enzimatis. Dibimbing oleh
NURI ANDARWULAN dan TRI HARYATI.
Campuran Mono-diasilgliserol (M-DAG) merupakan emulsifier yang
paling banyak digunakan dalam industri pangan yaitu sekitar 70% dari
penggunaan emulsifier dengan status GRAS (generally recognized as safe) atau
aman untuk dikonsumsi. Campuran M-DAG dapat disintesis secara kimia atau
enzimatis. Sintesis M-DAG dapat dikatalisa oleh enzim lipase melalui tiga cara
yaitu esterifikasi antara asam lemak dan gliserol, hidrolisis trigliserida dan
transesterifikasi yaitu reaksi transfer asil antara ester asam lemak atau minyak
dengan alkohol seperti etanolisis atau gliserolisis.
Penelitian ini mempelajari kondisi optimum yang meliputi suhu reaksi,
waktu reaksi dan volume pelarut tertier-butanol pada sintesis M-DAG secara
esterifikasi enzimatis antara distilat asam lemak minyak sawit (DALMS) dan
gliserol menggunakan enzim lipase. Pada penelitian ini perbandingan DALMS :
Gliserol adalah 2:3 dengan berat total 1 gram dan enzim lipase sebesar 4% dari
total substrat (DALMS dan gliserol).

Rancangan penelitian yang digunakan adalah Central Composite Design
(CCD) dengan 20 unit percobaan. Model permukaan tanggap (respon surface)
digunakan untuk melihat pengaruh volume pelarut, waktu reaksi dan suhu reaksi
esterifikasi pada jumlah produk M-DAG yang dihasilkan. Setelah itu produk MDAG dikarakterisasi sifat fisikokimianya yang meliputi titik leleh, kadar asam
lemak bebas dan bilangan iodin.
Dari hasil penelitian diperoleh kondisi optimum untuk parameter
rendemen yaitu suhu reaksi 54º C, waktu reaksi 14 jam dan volume pelarut tertierbutanol 11 ml. Kondisi optimum ini dipilih sebagai kondisi optimum proses
sintesis M-DAG karena kondisi optimum ini selain dapat menghasilkan
rendemen yang maksimal yaitu 58%, juga akan menghasilkan fraksi MAG yang
tinggi yaitu 96,6% jika diterapkan pada model persamaan untuk fraksi MAG. Dari
analisis data permukaan tanggap, model persamaan untuk parameter rendemen
juga memiliki hasil yang berbeda nyata yaitu P = 0,0449< 0,1 dengan nilai
koefisien korelasi r = 0,8591. Kondisi optimum ini juga sudah dilakukan
verifikasi dengan empat kali ulangan dengan nilai coefficient of varian sebesar
6,66% dengan rendemen 51,66%, fraksi MAG 78,31% dengan coefficient of
varian 8,75% dan fraksi DAG 21,69% dengan coefficient of varian 31,6%.
Dengan menggunakan nilai coefficient of varian maksimal 15% maka data
verifikasi menunjukkan hasil yang cukup baik untuk parameter rendemen dan
kandungan fraksi MAGnya. Hasil karakterisasi sifat fisikokimia produk M-DAG
adalah titik leleh 57º C- 62,5º C, kadar asam lemak bebas 0,7486% dan bilangan

iodin 16,7.

Kata kunci : DALMS, esterifikasi, enzimatis, M-DAG

5

©Hak cipta milik IPB, tahun 2008
Hak cipta dilindungi Undang-undang
1. Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa
mencantumkan atau menyebutkan sumber.
a. Pengutipan hanya untuk kepentingan pendidikan,
penelitian, penulisan karya ilniah, penyusunan laporan,
penulisan kritik atau tinjauan suatu masalah.
b. Pengutipan tidak merugikan kepentingan yang wajar
IPB
2. Dilarang mengumumkan dan memperbanyak sebagian atau
seluruh karya tulis dalam bentuk apapun tanpa izin IPB.

6

SINTESIS MONO-DIASILGLISEROL ( M-DAG ) DARI
DESTILAT ASAM LEMAK MINYAK SAWIT (DALMS)
MELALUI ESTERIFIKASI ENZIMATIS

FARIDA NURAENI

Tesis
Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Magister Sains pada
Program Studi Ilmu Pangan

SEKOLAH PASCA SARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2008

7

LEMBAR PENGESAHAN

Judul Tesis

Nama
NIM

: Sintesis Mono-diasilgliserol (M-DAG) dari Destilat Asam
Lemak Minyak Sawit (DALMS) Melalui Esterifikasi
Enzimatis.
: Farida Nuraeni
: F251040071

Disetujui
Komisi Pembimbing

Dr.Ir. Nuri Andarwulan, MSi
Ketua

Dr. Tri Haryati, MS
Anggota

Diketahui

Ketua Program Studi Ilmu Pangan

Dr. Ir. Ratih Dewanti H, MSc

Tanggal ujian : 17 Oktober 2008

Dekan Sekolah Pascasarjana

Prof. Dr. Ir. Khairil Anwar Notodiputro, MS

Tanggal lulus :

8

PRAKATA

Puji syukur kehadirat Tuhan Yang Maha Kasih atas segala rahmat dan
karuniaNya sehingga tesis ini dapat terselesaikan. Tesis ini berjudul “Sintesis

Mono-diasilgliserol (M-DAG) Dari Destilat Asam Lemak Minyak Sawit
(DALMS) Melalui Esterifikasi Enzimatis”, sebagai salah satu syarat untuk
penyelesaian studi pada Sekolah Pascasarjana Institut Pertanian Bogor.
Penulis mengucapkan terimakasih kepada :
1. Ibu Dr.Ir. Nuri Andarwulan, MSi dan Ibu Dr.Tri Haryati, MS., selaku
pembimbing atas segala bimbingan, saran dan arahannya.
2. Ibu Dr. Ir. Dede Robiatul Adawiyah, Msi selaku dosen penguji diluar
komisi pembimbing yang telah memberikan masukan dan saran untuk
menyempurnakan tesis ini.
3. Kementrian Riset dan Teknologi Republik Indonesia atas pendanaan yang
diberikan pada penelitian ini melalui program Riset Unggulan Strategis
Nasional (RUSNAS) Industri Hilir Kelapa Sawit.
4. Rektor Universitas Pakuan Bogor yang telah memberikan izin dan
kesempatan kepada penulis untuk mengikuti pendidikan di PPS-IPB.
5. Pimpinan proyek BPPS Ditjen Dikti Depdiknas yang telah memberi
beasiswa program pascasarjana kepada penulis.
6. Staf laboratorium Southeast Asia Food and Agricultural Science and
Technology

Center

(SEAFAST

Center)

IPB

atas

bantuan

dan

kerjasamanya selama penelitian.
7. Suami dan anak-anak tercinta (Ir. Hendrico Walla, Christopher, Eunike
dan Cassandra) yang selalu memberi semangat, dorongan serta
penghiburan dengan keriangan manakala penulis merasa lelah, jenuh dan
kehilangan semangat hingga terselesaikannya tesis ini.
8. Bapak dan Ibu tersayang yang senantiasa menyebut nama penulis dalam
setiap

doa syafaatnya serta selalu memberikan nasihat dan dorongan

manakala penulis didera rasa gundah .
9. Ketua, pengajar dan pegawai Administrasi program Studi Ilmu Pangan
IPB yang telah memberikan perhatian, mengajar dan memberikan

9

pelayanan administrasi dan akademik kepada penulis selama kuliah di
IPB.

Akhirnya dengan segala kerendahan hati penulis persembahkan karya tulis
ini kepada para pembaca dengan harapan dapat bermanfaat bagi dunia ilmu
pengetahuan.

Bogor, November 2008

Farida Nuraeni

10

RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan sebagai putri pertama dari pasangan Bapak Danang
Sukamto dan Ibu Sri Rahayu di Sukoharjo pada tanggal 19 Januari 1972. Pada
tahun 1990 penulis menyelesaikan sekolah menengah tingkat atas di SMA negeri
I Surakarta dan pada tahun 1995 berhasil lulus dari Fakultas Matematika dan
Ilmu pengetahuan Alam (MIPA) jurusan kimia di Universitas Brawijaya Malang.
Pada tahun 2004 penulis mendapat kesempatan mengambil studi S2 pada program
studi Ilmu Pangan IPB dengan sponsor dari BPPS-Dikti.
Penulis pernah bekerja sebagai asisten dosen pada Akademi Kimia Analis
Bogor pada tahun 1995 sampai 1997 dan pada tahun 1997 sampai sekarang
penulis aktif sebagai dosen tetap pada Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan
Alam (MIPA) jurusan Kimia di Universitas Pakuan Bogor.

11

DAFTAR ISI
Halaman
ABSTRACT

i

RINGKASAN

ii

DAFTAR ISI

iii

DAFTAR TABEL

iv

DAFTAR GAMBAR

v

DAFTAR LAMPIRAN

vi

PENDAHULUAN
Latar Belakang
Tujuan Penelitian
Hipotesa

1
1
3
3

TINJAUAN PUSTAKA
Destilat Asam Lemak Minyak Sawit .
Enzim Lipase
Gliserol
Emulsifier M-DAG
Reaksi Esterifikasi
Peranan Pelarut Dalam Sintesis M-DAG

4
4
7
9
10
12
15

BAHAN DAN METODE
Tempat dan Waktu
Bahan dan Alat
Metode
Rancangan Penelitian

18
18
18
18
25

HASIL DAN PEMBAHASAN
Karakteristik Fisikokimia DALMS
Penentuan Jumlah Pelarut Dalam Sintesis M-DAG
Optimasi Sintesis M-DAG
Verifikasi Kondisi Optimum Sintesis M-DAG
Karakterisasi Produk M-DAG

26
26
26
28
35
39

KESIMPULAN DAN SARAN

45

DAFTAR PUSTAKA

47

12

DAFTAR TABEL
Halaman

1. Produksi minyak sawit dan destilat asam lemak minyak sawit
(DALMS) tahun 2005-2010*.

5

2. Komposisi asam lemak destilat asam lemak minyak sawit
(DALMS) dari beberapa peneliti.

6

3. Kegunaan emulsifier M-DAG pada produk pangan.

12

4. Perbandingan hasil reaksi sintesis M-DAG secara enzimatis
berbahan dasar DALMS dari beberapa peneliti.

14

5. Perlakuan dan kode perlakuan pada penelitian

20

6. Rancangan percobaan dengan pengkodean

20

7. Setting perlakuan pada penelitian berdasarkan
Central Composite Design

22

8. Rekapitulasi persamaan hasil analisis permukaan tanggap terhadap
parameter rendemen, jumlah fraksi MAG dan DAG pada kondisi
optimum

36

9. Data hasil verifikasi kondisi optimum sintesis M-DAG

39

10.Hasil analisa kuantitatif produk M-DAG hasil sintesis dengan kondisi
optimum terpilih
40
11.Karakter fisikokimia bahan baku (DALMS), produk M-DAG dan
M-DAG komersial.

43

13

DAFTAR GAMBAR
Halaman
1. Mekanisme reaksi hidrolisis

5

2. Reaksi lipase dengan substrat trigliserida

7

3 Struktur molekul monodiasilgliserol (MAG), diasilgliserol (DAG)
dan triasilgliserol (TAG).

11

4. Skema reaksi esterifikasi

13

5. Reaksi esterifikasi satu molekul asam lemak dengan satu
struktur molekul gliserol

13

6. Skema proses esterifikasi DALMS

21

7. Histogram rendemen produk kristalisasi menggunakan pelarut
heksana pada berbagai volume

28

8. Kromatogram KLT produk sintesis M-DAG pada perlakuan
1- 11 dalam Central Composite Design

29

9. Kromatogram KLT produk sintesis M-DAG pada perlakuan
12-20 dalam Central Composite Design

30

10. Permukaan tanggap terhadap nilai rendemen dengan waktu
reaksi 14 jam pada berbagai perlakuan volume pelarut
dan suhu reaksi sintesis M-DAG

32

11. Permukaan tanggap terhadap fraksi monoasilgliserol dengan waktu
reaksi 17 jam pada berbagai perlakuan volume pelarut
dan suhu reaksi sintesis M-DAG

34

12. Permukaan tanggap terhadap fraksi diasilgliserol dengan waktu
reaksi 19 jam pada berbagai perlakuan volume pelarut
dan suhu reaksi sintesis M-DAG

35

13. Profil kromatogram KLT produk M-DAG hasil verifikasi

37

14. Profil kromatogram kromatografi gas produk M-DAG hasil
sintesis dengan kondisi optimum terpilih.

40

14

DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
1. Rendemen produk sintesis M-DAG pada berbagai perlakuan
waktu dan volume pelarut tertier-butanol

53

2. Rendemen produk kristalisasi menggunakan pelarut heksan
pada berbagai volume.

54

3. Hasil optimasi sintesis M-DAG dengan rancangan Central
Composite Design

55

4. Hasil uji metode permukaan tanggap untuk parameter rendemen
dengan menggunakan software SAS v 6.12

56

5. Hasil uji metode permukaan tanggap untuk parameter MAG
dengan menggunakan software SAS v 6.12

59

6. Hasil uji metode permukaan tanggap untuk parameter DAG
dengan menggunakan software SAS v 6.12

62

7. Skema proses penelitian

65

8.

Foto produk M-DAG hasil sintesis

66

9.

Perhitungan berat produk M-DAG dari esterifikasi DALMS
secara teoritis

67

10. Data karakterisasi sifat fisikokimia DALMS

68

11. Data karakterisasi sifat fisikokimia produk M-DAG hasil
sintesis dengan kondisi optimum terpilih

69

12. Data penelitian pendahuluan untuk menentukan waktu reaksi
yang digunakan untuk menentuan volume pelarut tertier-butanol
dan heksan.

70

15

PENDAHULUAN
Latar Belakang
Campuran mono-diasilgliserol (M-DAG) merupakan emulsifier yang
paling banyak digunakan dalam industri pangan (Artz 1990; Igoe dan Hui 1996),
yaitu sekitar 70% dari penggunaan emulsifier dan pernah mencapai 80% pada
tahun 1984 (Kamel 1991 dan O’Brien 1998). Menurut Kamel (1991) dan Zielinski
(1997), M-DAG adalah emulsifier yang paling banyak digunakan dengan status
GRAS (generally recognized as safe) atau aman untuk dikonsumsi.
Campuran M-DAG dapat diperoleh dengan dua teknik, yaitu dengan cara
kimia dan enzimatis. Proses produksi menggunakan katalis kimia adalah dengan
cara gliserolisis minyak atau lemak pada suhu tinggi yaitu 200-250 oC. Proses ini
memerlukan konsumsi energi yang besar untuk mencapai kondisi suhu reaksi
yang tinggi, selain itu penggunaan suhu yang tinggi menyebabkan produk
berwarna gelap dengan flavor menyimpang (Berger dan Scheneider 1992;
Bornscheuer 1995; Mc Neil dan Sonnet 1995). Proses produksi campuran MDAG dengan katalis kimia juga memerlukan gliserol dalam jumlah yang sangat
berlebih (Mc Neil dan Sonnet 1995). Produk campuran M-DAG yang dihasilkan
dengan katalis kimia juga memiliki keragaman posisi asil yang lebih besar, karena
gugus asil terdistribusi secara acak sehingga produk M-DAG yang dihasilkan
kurang spesifik.
Untuk mengatasi kekurangan-kekurangan tersebut diatas dikembangkan
sintesis campuran M-DAG secara enzimatis. Sintesis M-DAG dapat dikatalisa
oleh enzim lipase melalui tiga cara yaitu esterifikasi, hidrolisis dan
transesterifikasi (Garcia et al. 1996).
Pada penelitian ini emulsifier M-DAG disintesis dengan cara esterifikasi
yaitu mereaksikan destilat asam lemak minyak sawit (DALMS) dan gliserol
menggunakan katalis enzim lipase. DALMS merupakan produk samping dari
proses pemurnian minyak sawit kasar yaitu sekitar 3-3,7% dari minyak sawit
kasar yang dimurnikan (Gapor et al. 1992).
Produksi minyak sawit kasar di Indonesia pada tahun 2005 sekitar 19,3
juta ton, tahun 2006 mencapai 21,7 juta ton dan pada tahun 2007 diperkirakan

16

mencapai 23,3 juta ton, tahun 2008 diperkirakan 25,3 juta ton, tahun 2009
diperkirakan 27,5 juta ton dan pada tahun 2010 diperkirakan mencapai 29,7 juta
ton (Ditjen Perkebunan 2007).
Jumlah DALMS diperkirakan meningkat dengan semakin banyaknya
produksi minyak sawit di Indonesia pada tahun-tahun mendatang. Gapor et al.
(1992) juga menyatakan bahwa DALMS banyak mengandung asam lemak bebas
yaitu sebesar 80% dengan komposisi terbesar asam lemak palmitat dan asam
lemak oleat sehingga dapat dimanfaatkan sebagai sumber asam lemak untuk
pembuatan emulsifier M-DAG melalui reaksi esterifikasi dengan gliserol secara
enzimatis. Emulsifier M-DAG banyak digunakan sebagai penstabil emulsi pada
produk pangan dan non pangan, seperti farmasi dan kosmetik. Molekul MAG
tersusun oleh satu rantai asil lemak yang diesterifikasikan pada molekul gliserol,
sedangkan DAG memiliki dua rantai asil lemak. Gugus hidroksil bebas bersifat
hidrofilik yang dapat berikatan dengan air, sedangkan asam lemak sebagai gugus
teresterifikasi merupakan gugus lipofilik yang dapat berinteraksi dengan fase
minyak atau lemak, oleh karena itu MAG dan DAG bersifat sebagai bahan surface
active (surfaktan) dan dapat digunakan sebagai emulsifier.
Pada saat ini di Indonesia DALMS hanya digunakan sebagai bahan baku
pembuatan sabun atau diekspor ke mancanegara untuk pembuatan kosmetik. Pada
penelitian ini diharapkan dapat diproduksi campuran M-DAG yang lebih spesifik
yaitu mengandung gliserol monopalmitat atau gliserol monooleat dengan gugus
asil pada posisi 1 atau 3 yang merupakan bentuk paling aktif menurut sifat
fungsionalnya dan gliserol dipalmitat atau gliserol dioleat dengan gugus asil pada
posisi 1 dan 3 (Kamel 1991). Oleh karena itu, pengembangan penggunaan
DALMS sebagai bahan baku produksi emulsifier M-DAG diharapkan dapat
memberikan nilai tambah

dan dalam jangka panjang emulsifier ini juga

diharapkan dapat menggantikan emulsifier komersial yang selama ini digunakan
oleh industri- industri di Indonesia dan masih berstatus barang impor.

17

Tujuan Penelitian

Penelitian ini dimaksudkan untuk mendapatkan kondisi optimum sintesis
M-DAG dengan esterifikasi DALMS dan gliserol secara enzimatis menggunakan
enzim lipase .

Hipotesa

Esterifikasi DALMS dan gliserol secara enzimatis menggunakan enzim
lipase dapat menghasilkan M-DAG yang optimum baik dari jumlah rendemen
maupun kandungan MAGnya.

18

TINJAUAN PUSTAKA
Destilat Asam Lemak Minyak Sawit (DALMS)
Destilat asam lemak minyak sawit (DALMS) atau Palm Fatty Acid
Destilate (PFAD) merupakan produk samping proses pemurnian minyak sawit
dalam industri minyak goreng. Tahapan proses pemurnian minyak adalah
pemisahan gum (degumming), pemisahan asam lemak bebas (deasifikasi/
netralisasi), pemucatan (bleaching) dan penghilangan bau (deodorasi).
Proses degumming perlu dilakukan sebelum proses netralisasi, sebab
sabun yang terbentuk dari hasil reaksi antara asam lemak bebas dan alkali pada
proses netralisasi akan menyerap gum (getah dan lendir) sehingga menghambat
proses pemisahan sabun dari minyak (Ketaren 2005).
Deasifikasi atau netralisasi merupakan proses pemisahan asam lemak
bebas dalam minyak, yang dapat dilakukan dengan metode kimia, fisik, biologis,
reesterifikasi, ekstraksi pelarut, supercritical fluid extraction dan teknologi
membran. Deasifikasi secara kimia dilakukan dengan cara mereaksikan asam
lemak bebas dengan basa sehingga membentuk sabun. Basa yang biasa digunakan
adalah NaOH, proses ini dikenal dengan istilah caustic deacidification (Bhosle
2004).
Bleaching merupakan salah satu tahapan proses pemurnian minyak yang
bertujuan untuk menghilangkan zat warna, dilakukan dengan mencampur minyak
dengan sejumlah kecil adsorben seperti tanah serap (fuller earth), lempung aktif
(activated clay) dan arang aktif (Ketaren 2005).
Deodorasi dilakukan untuk memisahkan rasa dan bau dari minyak, prinsip
dari proses deodorasi yaitu destilasi minyak oleh uap dalam keadaan hampa udara.
Pada suhu tinggi, komponen-komponen yang menimbulkan bau mudah diuapkan
kemudian melalui aliran uap komponen tersebut dipisahkan dari minyak.
Komponen-komponen yang dapat menimbulkan rasa dan bau dari minyak antara
lain asam lemak bebas, aldehida, keton, hidrokarbon dan minyak essensia
(Djadmiko dan Widjaja 1985). Deodorisasi dilakukan dengan cara menguapkan
komponen-komponen volatil, proses ini dilakukan secara kontinu pada suhu 245265oC dalam keadaan vakum 1-2 tor (Siswanto 2000). Pada proses deodorasi ini
destilat asam lemak minyak sawit dihasilkan. Pemisahan asam lemak bebas

19

penting dilakukan di industri minyak goreng karena kandungan asam lemak bebas
yang tinggi pada minyak akan menyebabkan minyak mudah teroksidasi dan
menyebabkan rendahnya titik asap. Titik asap yang rendah mengakibatkan
minyak tidak dapat dipergunakan pada suhu tinggi, sehingga fungsi minyak
sebagai media penghantar panas tidak tercapai.
Menurut Gapor et al. (1992) pada produksi minyak kelapa sawit akan
menghasilkan produk samping destilat asam lemak sawit sebesar 3-3,7 % w/w
dari minyak sawit kasar. Pembentukan asam lemak bebas pada minyak sawit
kasar merupakan suatu kerusakan yang

disebabkan oleh reaksi hidrolisis,

mekanisme reaksi hidrolisis dapat dilihat pada Gambar 1.
Pada saat ini sebagian besar DALMS baru dimanfaatkan untuk bahan
pembuatan sabun yang bernilai ekonomi rendah. Produksi minyak sawit kasar
Indonesia pada tahun 2005-2010a dan perkiraan jumlah DALMS yang dihasilkan
dapat dilihat pada Tabel 1.

Gambar 1 Mekanisme reaksi hidrolisis (Ketaren 2005)
Tabel 1 Produksi minyak sawit kasar dan DALMS tahun 2005-2010a
Tahuna
2005
2006
2007b
2008b
2009b
2010b
a
b
c

Total produksi minyak sawit
kasar (ton)a
19.300.000
21.700.000
23.300.000
25.300.000
27.500.000
29.700.000

Perkiraan jumlah
DALMS (ton)c
579.000
651.000
699.000
759.000
825.000
891.000

Sumber : Ditjen Perkebunan (2007)
Perkiraan oleh Ditjen Perkebunan
Perkiraan dengan asumsi DALMS = 3% dari jumlah minyak sawit kasar

20

DALMS mengandung asam lemak bebas sekitar 80% terutama dari jenis
asam lemak palmitat dan oleat, 14.5% asilgliserol (campuran mono, di, dan
triasilgliserol), 0.4% sterol (β-sitosterol, stigmasterol dan kolesterol) serta 1.5%
hidrokarbon (squalen). Asam lemak bebas merupakan salah satu faktor penentu
mutu minyak sawit dan juga merupakan salah satu indikator dalam kerusakan
minyak. Asam lemak bebas dalam minyak tidak dikehendaki karena degradasi
asam lemak bebas tersebut menghasilkan rasa dan bau yang tidak disukai, oleh
karena itu dalam pengolahan minyak diupayakan kandungan asam lemak bebas
serendah mungkin (Ketaren 2005).
Asam lemak bebas yang terdapat pada DALMS dapat diolah lebih lanjut
melalui reaksi esterifikasi dengan gliserol dan katalis lipase untuk menghasilkan
monoasilgliserol dan diasilgliserol, selanjutnya monoasilgliserol dan diasilgliserol
dapat dipergunakan sebagai emulsifier pada produk pangan atau non pangan
seperti kosmetik dan obat-obatan (Elizabeth dan Boyle 1997). Komposisi asam
lemak DALMS hasil penelitian terdahulu dapat dilihat pada Tabel 2.

Tabel 2 Komposisi asam lemak DALMS yang digunakan sebagai substrat
esterifikasi enzimatis dari beberapa peneliti
Asam
Nama asam BM
Jumlah (% )a Jumlah (%)b
lemak
lemak
144
Kaprilat
C8 : 0
0,050
172
Dekanoat
C10: 0
0,15
0,546
200
Laurat
C12 :0
0,15
1,536
228
Miristat
C14: 0
47,58
54,276
256
Palmitat
C16: 0
0,19
0,204
254
Palmitoleat
C16: 1
5,14
3,724
284
Stearat
C18: 0
34,75
30,335
282
Oleat
C18: 1
10,35
8,382
280
Linoleat
C18: 2
0,38
0,249
278
Linolenat
C18: 3
0,37
0,186
312
Arakidonat
C20: 0
0,380
310
C20: 1
0,132
368
Lignocerat
C24:0
a
b

Sumber : Christina (2000)
Sumber :Atmaja (2000)

21

Enzim Lipase
Lipase (EC 3.1.1.3; triasil gliserol hidrolase) merupakan enzim yang
sangat fleksibel karena lipase tidak hanya dapat mengkatalisis reaksi hidrolisis
trigliserida menjadi asam lemak bebas dan gliserol seperti dapat dilihat pada
Gambar 2 tetapi juga dapat

mengkatalisis

reaksi transesterifikasi maupun

esterifikasi. Substrat alami enzim lipase adalah trigliserida dari asam lemak rantai
panjang. Trigliserida tersebut tidak larut di dalam air dan enzim lipase
dikarakterisasi dengan melihat kemampuannya dalam mengkatalisis hidrolisis
ikatan ester pada interfase. Kemampuan menghidrolisis ester asam lemak rantai
panjang yang tidak larut membedakan lipase dari esterase yang selama ini sering
dikacaukan karena daya kerjanya yang sangat mirip yaitu mengkatalisis hidrolisis
ester karboksilat. Esterase cenderung bekerja pada ester karboksilat yang bersifat
larut dibandingkan yang tidak larut (Winarno 1999).

Trigliserida
lipase
Digliserida + asam lemak bebas
lipase
Monogliserida + asam lemak bebas
lipase
Gliserol + asam lemak bebas
Gambar 2 Reaksi lipase dengan substrat trigliserida ( Muchtadi D et al.1992)

Substrat lipase dapat berupa trigliserida atau ester asam karboksilat dan
amida dalam bentuk larut maupun tak larut. Enzim lipase dapat dihasilkan dari
sejumlah mikroorganisme (bakteri, kapang, khamir), hewan dan tumbuhan.
Produksi enzim dari hewan dan tumbuhan memiliki kelemahan sehingga industri
umumnya menggunakan pembiakan mikroorganisme. Mikroorganisme penghasil
lipase dari bakteri antara lain Pseudomonas fluorescens, Staphylococcus carnosus,
Bacillus stearothermophillus dan Chromobacterium viscosum.

Lipase yang

berasal dari kapang adalah Aspergillus niger, Mucor miehei dan Rhizophus
delemar. Lipase dari khamir dapat diperoleh dari Candida cylindriceae, Candida

22

auriculariae, Candida curvata, Hansenula aromala dan jenis khamir lainnya
(Brockman 1984).
Penggunaan lipase akhir-akhir ini berkembang pesat terutama setelah
diketahui kemampuan enzim ini bereaksi dalam medium organik dan
ketersediaannya secara komersial dari berbagai merk dipasaran. Berbagai produk
yang dikatalisis oleh lipase telah dieksplorasi oleh para peneliti dan dilaporkan
sangat berpotensi diaplikasikan di industri (Bastida 1998).
Enzim lipase dapat mengkatalisa reaksi esterifikasi antara asam lemak
bebas dengan gliserol dan menghasilkan monoasilgliserol. Hasil yang didapatkan
lebih spesifik pada posisi sn-1,3 ; yaitu transfer gugus asil terjadi pada posisi 1
dan atau 3 menghasilkan monoasilgliserol dengan gugus asil di posisi 1 atau 3
(1(3)- MAG) dan DAG dengan gugus asil pada posisi 1 dan 3 (1,3- DAG)
(Elizabeth dan Boyle 1997). Jensen et al. (1990) menyatakan bahwa spesifisitas
enzim dipengaruhi oleh sifat fisikokimia enzim dan substrat seperti pH, suhu,
jenis pelarut, modifikasi fisik atau kimia dan sumber enzim. Sedangkan (Van
camp et al. 1998) menyatakan bahwa selektifitas dan spesifisitas lipase sangat
tergantung pada kondisi yang diterapkan selama proses seperti aw, pH, suhu, tipe
pelarut, pilihan kosubstrat dan imobilisasi. Peningkatan suhu pada enzim tertentu
dapat meningkatkan kecepatan reaksi sebaliknya sampai batas tertentu
peningkatan suhu reaksi dapat menurunkan kecepatan reaksi bahkan dapat
menginaktifkan enzim.
Menurut Elizabeth dan Boyle (1997), produksi monoasilgliserol
menggunakan katalis lipase memiliki beberapa kelebihan antara lain; kondisi
reaksi lebih ramah, khususnya suhu reaksi lebih rendah yaitu sekitar 22-70 oC;
lemak atau minyak yang dapat digunakan lebih bervariasi karena berbagai
lipozyme® 1M dapat menunjukkan aktivitas pada berbagai asam lemak, lebih
banyak pilihan lipase dengan spesifisitas tertentu untuk menghasilkan produk
yang spesifik; energi yang dipergunakan lebih rendah dan proses produksi lebih
bersifat ramah lingkungan.
Aplikasi lipase telah dilakukan oleh beberapa peneliti untuk menghasilkan
berbagai produk turunan atau produk modifikasi lemak/minyak. Produk-produk
hasil reaksi menggunakan lipase tersebut antara lain MAG yang bersifat

23

antibakteri dari minyak kelapa (Mappiratu 1999) MAG fungsional (Watanabe
2002), ester asam lemak untuk flavor (Babali et al. 2001), surfaktan sorbitan oleat
(Xu et al. 2003), lemak coklat dari minyak sawit (Satiawiharja et al.1999),
produk makanan bayi yang kaya kandungan asam palmitat pada posisi 2 (Quinlan
dan Moore 1993), trigliserida kaya DHA (Irimescu et al. 2001), butyl oleat untuk
aditif biodiesel (Linko et al. 1995) dan lain-lain.

Gliserol
Nama lain gliserol adalah gliserin yaitu suatu larutan kental yang memiliki
rasa manis, tidak berwarna, tidak berbau dan bersifat higroskopis. Rumus kimia
dari gliserol adalah C3H8O3 dengan nama kimia propane-1,2,3-triol. Berat
molekul gliserol 92,10, masa jenis 1,261 g/cm3, titik didih 290oC dan viskositas
1,5 Pa.s. Gliserol merupakan gula alkohol dan mempunyai tiga gugus hidroksil
yang bersifat hidrofilik sehingga dapat larut dalam air (Anonim 2006).
Gliserol banyak terdapat dalam bentuk gliserida pada lemak atau minyak
dalam jaringan hewan atau tumbuhan. Gliserol juga dapat sebagai produk samping
hidrolisis lemak dan minyak, selain asam lemak bebas dan garam logam (sabun).
Gliserol sering digunakan sebagai pelarut, pemanis, humektan, bahan tambahan
pada industri peledak, kosmetik, sabun cair, permen dan pelumas. Gliserol juga
dipakai sebagai komponen antibeku (cryoprotectant) suatu campuran dan sebagai
sumber nutrisi pada kultur fermentasi dalam produksi antibiotik (Anonim 2006).
Gliserol dapat digunakan sebagai bahan dasar untuk pembuatan
monogliserida, digliserida dan trigliserida melalui proses reaksi esterifikasi atau
interesterifikasi secara kimia atau enzimatis. Bila suatu radikal asam lemak
berikatan dengan gliserol akan terbentuk suatu monogliserida. Trigliserida akan
terbentuk bila tiga asam lemak beresterifikasi dengan satu molekul gliserol
(Winarno 2002). Penggunaan gliserol akan menyebabkan reaksi keseimbangan
menuju ke arah kanan reaksi esterifikasi sehingga menghasilkan produk
monodiasilgliserol yang cukup tinggi (Fischer 1998).

24

Emulsifier Mono-diasilgliserol (M-DAG)
Sistem emulsi pangan maupun non pangan bersifat jauh lebih kompleks
dibandingkan definisi emulsi, yaitu dispersi koloidal suatu droplet cairan pada
fase cairan lain; karena fase terdispersi dapat berupa padatan atau fase kontinyu
mungkin mengandung bahan yang terdiri dari kristal padatan, seperti pada es krim
(Bos et al. 1997). Persamaan karakter pada hampir semua sistem emulsi adalah
ketidakstabilan emulsi. Ketidakstabilan atau rusaknya sistem emulsi dapat dicegah
dengan cara menggunakan alat mekanik untuk mengatur ukuran droplet
terdispersi atau dengan menambahkan bahan penstabil seperti emulsifier. Tujuan
utama penambahan emulsifier adalah mencegah coalesen atau penggabungan
irreversibel dua atau lebih droplet atau partikel menjadi unit yang lebih besar
(Kamel 1991).
Emulsifier adalah salah satu ingredien unik dalam industri pangan, yang
biasanya digunakan dalam bakeri, mayonnaise, margarin, minuman yang
diformulasi, industri coklat, modifikasi adonan dan beberapa aplikasi yang lain.
Emulsifier yang umum dihasilkan dari suatu industri pengolahan minyak
tumbuhan adalah monogliserida, digliserida dan ester propilen glikol (Hui 1996).
Emulsifier campuran M-DAG didefinisikan sebagai emulsifier lipofilik
yang

mengandung

monogliserida dan digliserida,

yang dibuat dengan

mereaksikan gliserol dan lemak atau minyak yang spesifik (Igoe dan Hui 1996).
M-DAG dapat berupa ester yang padat dan mempunyai titik leleh tinggi, ester
yang berbentuk cair pada suhu ruang, maupun ester berbentuk plastis yang
bersifat antara padat dan cair (Zielinski 1997; O’Brien 1998). M-DAG memiliki
struktur molekul yang terdiri dari bagian hidrofilik pada gugus OH dan bagian
lipofilik pada gugus ester asam lemak, struktur MAG, DAG dan TAG dapat
dilihat pada Gambar 5.
Bentuk emulsifier M-DAG dipengaruhi asam lemak penyusunnya,
semakin banyak asam lemak mengandung ikatan rangkap maka bentuk emulsifier
akan semakin lunak. Hubungan antara besarnya bilangan iod suatu emulsifier
dengan bentuk serta kegunaannya pada produk pangan dapat dilihat pada Tabel 4.

25

Gambar 5 Struktur molekul Monodiasilgliserol (MAG), Diasilgliserol (DAG) dan
Triasilgliserol (TAG)(Hassenhuettl 1997)
Emulsifier adalah bahan yang mampu mengurangi tegangan permukaan
pada interfasial dua fase yang pada keadaan normal tidak bercampur,
menyebabkan keduanya bercampur dan membentuk emulsi (Dziezak 1988).
Emulsifier termasuk bahan dalam formulasi untuk meningkatkan formasi dan
stabilisasi emulsi seperti aerasi busa dan suspensi. Emulsifaier memiliki gugus
hidrofilik dan terikat pada fase akueus dan rantai lipofilik yang cenderung berada
pada fase minyak (Hassenhuettl 1997).
Menurut Krog (1990), emulsifier memiliki berbagai fungsi, terutama untuk
meningkatkan stabilitas emulsi, menstabilkan sistem aerasi, mengatur aglomerasi
dari globula lemak; memodifikasi tekstur, umur simpan dan sifat reologi dengan
mengkompleks molekul pati dan protein, mengembangkan tekstur pangan yang
berbasis lemak dengan mengatur polimorfisme dari lemak.
Emulsifier sintetik mulai digunakan pada pertengahan abad 20 dan
pemakaiannya berkembang seiring dengan berkembangnya industri pangan olahan
yang memerlukan teknologi untuk memproduksi dan mempertahankan kualitas
produk Emulsifier digunakan untuk memperpanjang umur simpan produk emulsi
seperti salad dressing yang dapat disimpan lebih dari setahun tanpa terpisah fase
air dan minyaknya (Hassenhuettl 1997).
Campuran mono dan diasilgliserol (M-DAG) adalah emulsifier komersial
pertama di Amerika yang pada tahun 1929 diaplikasikan pada produk margarin
dan sejak saat itu emulsifier telah menjadi produk yang dibutuhkan dalam jumlah
besar pada sektor industri. Pemakaian emulsifier pada tahun 1982 adalah sebesar
120 juta kg dengan konsumsi pemakaian M-DAG sebesar 96 juta kg (Dziezak
1988).

26

Tabel 4 Kegunaan emulsifier M-DAG pada produk pangan
Bentuk Emulsifier
Keras
Bilangan iod > 5

Plastis
Bilangan iod 60-80
Lembut
Bilangan iod> 90

Kegunaan
Menjaga kelembutan
Pelembut crumb
Pengembang volume
Meningkatkan keempukan
Memperbaiki tekstur
Aerasi adonan
Memperbaiki palatabilitas
Mengurangi kelengketan
Anti lengket
Stabilisasi minyak
Rehidrasi
Memperkuat emulsi
Stabilitas pembekuan
Perantara antara bentuk
keras dan lunak
Aerasi
Absorbsi air
Perbaikan tekstur
Emulsi lemah

Produk Pangan
Semua produk bakeri
Semua produk bakeri
Semua produk bakeri
Semua produk bakeri Kue
Kue
Roti
Permen dan permen karet
Pasta
Mentega kacang
Kentang goreng
Margarin
Produk beku
Semua produk
Pelapis dan pengisi es
Pelapis dan pengisi es
Saus
Margarin

Sumber: O’ Brien (1998)

Campuran mono dan diasilgliserol (M-DAG) termasuk ke dalam golongan
polimorfik seperti trigliserida. Kristal M-DAG yang berasal dari proses
pendinginan masih dalam bentuk kristal α. Kristal α termasuk kristal yang bersifat
intermediat dan akan berubah menjadi kristal β yang lebih stabil dan memiliki
titik leleh yang lebih tinggi dibanding kristal α. Monogliserida dapat larut dengan
sempurna dalam lemak dan minyak dan terdispersi dalam air pada kondisi tertentu
(Gunstone et al. 1994).

Reaksi Esterifikasi
Reaksi esterifikasi seperti pada Gambar 3 dan Gambar 4 merupakan reaksi
yang menghasilkan senyawa ester dari asam karboksilat dan alkohol. Proses
esterifikasi memerlukan katalis berupa katalis logam atau biokatalis (enzim).
Reaksi esterifikasi dengan katalis logam berlangsung pada suhu dan tekanan
tinggi, sedangkan dengan biokatalis banyak dilaporkan dapat berlangsung pada
suhu yang relatif rendah (Harnanik 2005). Linko et al. (1995) menyimpulkan
bahwa kandungan air awal sistem reaksi, jumlah enzim dan rasio mol substrat

27

merupakan faktor-faktor yang sangat penting dalam mempengaruhi hasil
esterifikasi.

R1OH + R2COOH

R2COOR1 + H2O

Keterangan : R1OH adalah alkohol
R2COOR1 adalah ester
R2COOH adalah asam karboksilat
H2O adalah air
Gambar 3 Skema reaksi esterifikasi (Harnanik 2005)

Gambar 4 Reaksi esterifikasi satu molekul asam lemak dengan satu molekul
gliserol (Winarno 2002)
Esterifikasi langsung dari gliserol dan asam lemak menghasilkan
monogliserida, digliserida dan trigliserida pada berbagai tingkatan. Komposisi
dari produk akhir tergantung pada rasio gliserol : asam lemak, tipe asam lemak
dan kondisi proses yang diterapkan. Esterifikasi dapat dilakukan dengan atau
tanpa katalis, proses reaksi tanpa menggunakan katalis memerlukan suhu reaksi
yang tinggi dan waktu yang lama serta menghasilkan produk yang cenderung
berwarna gelap (Hui 1996).
Penelitian yang dilakukan sebelumnya Oleh Pujiastuti (1998) adalah
menggunakan DALMS sebagai sumber asam lemak bebas dan gliserol sebagai
kosubtratnya untuk menghasilkan M-DAG dengan enzim lipase komersial
Rhizomucor miehei. Sintesis M-DAG mencapai optimum pada kondisi reaksi
sebagai berikut : rasio DALMS dengan gliserol 2:3, enzim lipase 400 mg, suhu
60oC, waktu 4 jam, waktu pengendapan 24 jam.

28

Christina (2000) telah berhasil mengoptimasi proses produksi M-DAG
dari DALMS dengan memodifikasi metode Pujiastuti yaitu enzim dipisahkan baru
direfrigerasi dan enzim yang digunakan 1 g sedangkan kondisi yang lain sama.
Selain itu Christina juga telah mengkarakterisasi sebagian sifat fisiko-kimia dan
sifat fungsionalnya serta mengaplikasikannya pada beberapa produk pangan.
Namun demikian produk yang dihasilkan masih cukup banyak mengandung asam
lemak bebas dan memiliki bau kurang disukai.
Tabel 3 Perbandingan hasil reaksi sintesis M-DAG secara enzimatik berbahan
dasar DALMS beberapa peneliti.
Parameter

Substrat
Jumlah

Pujiastuti

Christina

Kitu

Lukita

(1998)

(2000)

(2000)

(2000)

10g DALMS 10g DALMS 10gDALMS+ 30g DALMS +
+ 14 g gliserol + 14 g gliserol 14 g gliserol 45,92 g gliserol
400 mg
1 mg
1,2 g
1,5 g

enzim

% MAG

suhu 60o C,
waktu 4 jam,
200 rpm,
pengendapan
24 jam
57,19

suhu 60o C,
waktu 4 jam,
200 rpm,
pengendapan
24 jam
22,21

suhu 60o C,
waktu 4 jam,
suhu
fraksinasi 5º
C
75,90

75,39

% DAG

28,15

41,38

13,04

16,64

% TAG

0,52

1,13

0,55

1,31

% ALB

14,14

35,28

10,51

6,65

%
Rendemen

24,42

42,47

32,10

31,06

Kondisi
reaksi

suhu 60o C,
waktu 4 jam,
suhu fraksinasi
10º C

Kitu (2000) juga menggunakan enzim komersial Lipozim dari Rhizomucor
miehei dan substrat DALMS untuk menghasilkan M-DAG dengan kondisi reaksi
sebagai berikut rasio substrat 10 g DALMS berbanding 14 g gliserol, lipase 5%
dari total substrat, waktu 4 jam dan suhu fraksinasi 5o C. Lukita (2000)
mensintesis M-DAG menurut metode Kitu dengan skala yang ditingkatkan yaitu
30 g DALMS, 45,92 gliserol suhu 50o C, waktu 4 jam, enzim 2% dan suhu
fraksinasi 10oC.

29

Perbandingan hasil reaksi esterifikasi dari beberapa peneliti tersebut
disajikan dalam Tabel 3. Dari Tabel 3 dapat dilihat bahwa ke empat peneliti
sebelumnya mereaksikan substrat DALMS dan gliserol dengan kondisi reaksi
(suhu dan waktu) yang sama yaitu suhu 60o C dan waktu reaksi 4 jam tetapi
enzim yang digunakan bervariasi yaitu berkisar 400 mg sampai 1,2 g untuk berat
substrat yang sama yaitu 10 g DALMS dan 14 g gliserol. Hasil reaksi yang
diperoleh bervariasi dari 22,21% sampai 75,90% untuk fraksi MAG, 13,04%
sampai 41,38% untuk fraksi DAG, 0,52% sampai 1,13% untuk fraksi TAG dan
24,42% sampai 42,47% untuk rendemen dengan kadar asam lemak bebas berkisar
antara 6,65% sampai 35,28 %. Untuk jumlah substrat yang ditingkatkan menjadi
30 g DALMS dan 45,92 g gliserol, enzim ditingkatkan menjadi 1,5 g dan kondisi
reaksi tetap yaitu suhu 60o C dan waktu reaksi 4 jam diperoleh fraksi MAG
75,39%, fraksi DAG 16,64%, fraksi TAG 1,31% dan rendemen 31,06% dengan
kadar asam lemak bebas 6,65%.

Peranan Pelarut Dalam Sintesis Mono-diasilgliserol (M-DAG)
a. Heksan
Faktor- faktor yang mempengaruhi rendemen dalam biosintesis M-DAG
antara lain kadar air sistem reaksi, jenis pelarut organik (polaritas pelarut) dan
sifat kespesifikan lipase serta faktor lain yang berpengaruh terhadap aktivitas
lipase seperti pH, suhu dan konsentrasi substrat (Mappiratu 1999).
Pengaruh jenis pelarut (sifat polaritas pelarut) terhadap rendemen M-DAG
dilaporkan oleh Li dan Ward (1993) di dalam Mappiratu (1999) pada reaksi
gliserolisis konsentrat asam lemak omega-3 minyak ikan menggunakan lipase PS30 dan lipase IM-60. Derajat sintesis dalam satuan persen yang sebanding dengan
rendemen M-DAG relatif lebih rendah dalam pelarut organik yang bersifat lebih
polar (benzena, aseton dan kloroform) dibandingkan dalam pelarut yang bersifat
lebih non polar (hidrokarbon).
Fraksi massa M-DAG untuk semua kadar air medium reaksi yang
diterapkan meningkat sejalan dengan meningkatnya sifat ketidak polaran pelarut.
Pelarut petroleum eter menempati urutan tertinggi dalam hal biosintesis M-DAG

30

yaitu mencapai rendemen 29,40% diikuti berturut-turut pelarut heksan dengan
rendemen 28,35%, campuran heksan /dietil eter dan terakhir pelarut dieter etil
(Mappiratu 1999).
Heksan

adalah

suatu

hidrokarbon

alkana

dengan

rumus

kimia

CH3(CH2)4CH3, berupa cairan tidak berwarna dengan massa molar 86,18 g/ mol,
densitas 0,6548 g/ml, titik leleh -95º C dan titik didih 69º C serta viskositas 0,294
cP pada 25º C. Heksan memiliki 5 isomer yaitu heksan dengan 6 atom C
(CH3CH2CH2CH2CH2CH3), isoheksan CH3CH(CH3)CH2CH2CH3, 3- Metil
pentana

CH3CH2CH(CH3)CH2CH3,

2,3-

Dimetilbutana

CH3CH(CH3)CH(CH3)CH3, 2,2- Dimetilbutana CH3C(CH3)2CH2CH3.
Heksan pada umumnya diproduksi pada proses pemurnian minyak bumi
kasar, dimana pada industri 50 % berupa isomer dengan rantai lurus yaitu fraksi
yang mendidih pada 65-70º C. Isomer dari heksan sebagian besar tidak reaktif dan
sering digunakan sebagai pelarut inert dalam reaksi organik, karena heksan
bersifat sangat tidak polar.

b. Butanol
Yang dan Parkin (1994) didalam Mappiratu (1999) melaporkan bahwa
fraksi massa M-DAG yang dihasilkan dari gliserolisis minyak mentega dalam
pelarut tertier-butanol dengan lipase PS-30 dalam gel ENT-3400 mencapai
maksimum pada kadar air 0,4% sedangkan dengan lipase PS-30 dalam gel ENTP4000 mencapai maksimum pada kadar air 0,8%
Menurut Rendon et al. (2001) reaksi tanpa menggunakan pelarut transfer
massa yang terjadi akan lebih kecil akibat tingginya viskositas, sedangkan pada
reaksi yang menggunakan pelarut viskositas akan lebih rendah dan transfer massa
lebih tinggi sehingga rendemen yang dihasilkan juga lebih tinggi.
Butanol atau butil alkohol atau kadang-kadang disebut sebagai biobutanol
jika diproduksi secara biologi, adalah suatu alkohol primer dengan 4 atom Carbon
dan rumus molekulnya C4H10O. Butanol merupakan suatu cairan bening, massa
molar 74,1216 g/ mol, densitas 0,8098 g/ cm3 pada 20º C, titik leleh – 89,5º C,
titik didih 117,73º C, kelarutan dalam air 9,1 ml/ 100 ml H2O pada 25º C dan

31

viscositas 3 cP pada 25º C. Pada umumnya butanol digunakan sebagai pelarut,
sebagai intermediat dalam sintesis kimia dan sebagai bahan bakar.
Butanol memiliki 4 isomer, n- butanol atau 1- butanol adalah isomer
rantai lurus dengan gugus –OH pada C ujung, isomer berantai lurus dengan gugus
–OH pada atom C yang ditengah disebut sec- butanol atau 2- butanol sedangkan
isomer dengan rantai bercabang dan gugus –OH pada C ujung disebut isobutanol;
2- metil -1- propanol, isomer ke empat adalah isomer bercabang dengan gugus –
OH pada atom C yang ditengah disebut tertier - butanol atau 2- metil-2- propanol.
Isomer butanol dengan struktur yang berbeda akan memiliki titik didih dan titik
leleh yang berbeda.

32

BAHAN DAN METODE
Tempat dan Waktu Penelitian
Penelitian

ini

dilaksanakan

di

Laboratorium

Rekayasa

Proses

Pengembangan Produk Pangan, SEAFAST Center, Institut Pertanian Bogor serta
Laboratorium Kimia Pangan, Departemen ITP, Institut Pertanian Bogor dari bulan
Mei 2006 hingga bulan Januari 2007.

Bahan dan Alat
Destilat asam lemak minyak sawit (DALMS), gliserol (teknis), enzim
lipase, heksan (teknis), silika gel dan pelarut yang sesuai, petroleum eter (pa),
dietil eter (pa), asam asetat glasial (pa), asam sulfat 5% (pa), pelarut tertierbutanol, aquades, CCl4, larutan I2, larutan KI 15%, indikator pati, Na2S2O3,
NaOH,

piridin,

n-tetradekana,

alkohol

95%,

indikator

pp

1%,

2,7-

dichlorofluorescen, BSTFA [bis (trimethylsilil)trifluoro acetamide], TMCS
(trimethylchlorsilane).
Peralatan gelas, pipet volume, neraca analitik, lempeng KLT, buret,
magnetic stirrer, penangas air, vorteks, shaker.

Metode
Tahapan-tahapan

yang

dilakukan

dalam

penelitian

ini

meliputi

karakterisasi sifat fisikokimia DALMS, penentuan volume pelarut dalam sintesis
M-DAG, optimasi sintesis M-DAG dan karakterisasi fisikokimia M-DAG.

Karakterisasi Sifat Fisikokimia DALMS
Karakterisasi sifat fisikokimia destilat asam lemak minyak sawit
(DALMS) dilakukan untuk mengetahui kadar asam lemak, bilangan iodin dan
titik leleh bahan baku sebelum dilakukan esterifikasi.
Penentuan Volume Pelarut Dalam Sintesis M-DAG
a. Penentuan Volume Pelarut Tertier- Butanol
Pada tahap ini dicari pengaruh penggunaan pelarut tersier butanol dengan
berbagai volume ( 9 ml, 14 ml, 19 ml dan 28 ml ) pada waktu reaksi 5 jam dalam

33

sintesis mono dan diasilgliserol dengan biokatalis, yang mengacu pada metode
yang telah dilakukan oleh peneliti sebelumnya (Pujiastuti 1998 dan Nurcahyo et
al. 2002). Bahan baku yang digunakan adalah destilat asam lemak minyak sawit
dan gliserol sebanyak 1 gram dengan rasio DALMS:gliserol (2:3) reaksi pada
suhu 50o C dan waktu 5 jam seperti dapat dilihat pada Gambar 6. Hasil yang
maksimal dari tahapan ini digunakan untuk proses selanjutnya dalam menentukan
kondisi optimum sintesis mono dan diasilgliserol yaitu waktu reaksi, suhu dan
volume pelarut. Parameter untuk menentukan kondisi optimum disini adalah
jumlah rendemen dan komposisi M-DAGnya.

b.Penentuan Volume Pelarut Heksan Sebagai Pelarut Kristalisasi
Penentuan volume pelarut heksan sebagai pelarut kristalisasi dilakukan
pada saat volume pelarut tertier-butanol terbaik telah ditentukan. Fraksinasi dan
kristalisasi campuran M-DAG hasil sintesis dilakukan dengan penambahan
pelarut heksan dengan volume 30 ml, 40 ml dan 50 ml dengan 2 kali ulangan.
Ketiga perlakuan tersebut disimpan dalam refrigerator 7º C selama 24 jam
kemudian dilakukan penyaringan dengan kertas Whatman no 42 dan dikeringkan
hingga diperoleh berat konstan.

Optimasi Sintesis M-DAG
Pada tahapan ini dicari kondisi optimum dengan proses batch, rancangan
yang digunakan adalah Central Composite Design (CCD). Model permukaan
tanggap (respon surface) digunakan untuk melihat pengaruh waktu reaksi, suhu
reaksi dan volume pelarut tertier- butanol pada jumlah produk yang dihasilkan
dan untuk mengoptimumkan kondisi proses dalam menghasilkan produk monodiasilgliserol. Rancangan percobaan yang akan dilakukan dapat dilihat pada Tabel
5, Tabel 6 dan Tabel 7. Indikator yang digunakan untuk melihat kondisi optimum
adalah komposisi M-DAG dengan kromatografi lapis tipis (KLT) pada saat
optimasi dan verifikasi kondisi optimum.
Proses kristalisasi dilakukan terhadap produk akhir yang diperoleh dari
tahap produksi yaitu dengan menambahkan pelarut heksan dan diaduk, kemudian
dilakukan fraksinasi (dimasukkan dalam refrigerator) dan kemudian disaring.

34

Tabel 5 Perlakuan dan kode perlakuan pada penelitian
Parameter
Waktu (jam)
Volume pelarut (ml)
Suhu (o C)

-1.682
5
4
40

-1
6.65
6
44

0
14
9
50

+1
19.35
12
56

1.682
23
14
60

Tabel 6 Rancangan percobaan dengan pengkodean
No

Suhu

Waktu

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20

-1
1
-1
1
-1
1
-1
1
-1,682
1,682
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0

-1
-1
1
1
-1
-1
1
1
0
0
-1.682
1.682
0
0
0
0
0
0
0
0

Volume pelarut
tertier- butanol
-1
-1
-1
-1
1
1
1
1
0
0
0
0
-1.682
1.682
0
0
0
0
0
0

Sumber : Cochran dan Cox (1962)
Rasio bahan baku yaitu rasio destilat asam lemak sawit: gliserol mengacu
pada hasil penelitian sebelumnya (Pujiastuti 1998) yaitu 2:3 serta dicari pengaruh
penggunaan dan tanpa penggunaan pelarut tertier butanol terhadap rendemen
monodiasilgliserol yang dihasilkan. Proses sintesis monodiasilgliserol secara
sederhana digambarkan dalam bentuk skema proses pada Gambar 6.
Proses

reaksi

esterifikasi

sintesis

M-DAG

dilakukan

dengan

mencampurkan substrat (DALMS dan gliserol) berdasarkan rasio yang telah
ditentukan yaitu 2:3. Campuran substrat dimasukkan dalam erlenmeyer kemudian
ditambahkan

pelarut tertier butanol (untuk perlakuan dengan penambahan

pelarut) dan enzim kemudian dishaker pada waktu dan suhu yang telah

35

ditentukan. Setelah mencapai waktu yang ditentukan dilakukan pemisahan katalis
dengan penyaringan.

DALMS:
Gliserol
(2:3)
1g

Penambahan
pelarut tertierbutanol

Penambahan
enzim lipase
4% (b/b) dari
total substrat

Shaker 250rpm ,
50o C, 5 jam

Pemisahan katalis dengan
penyaringan

Pencucian dengan
heksan 30 ml

Pengendapan di
refrigerator 7o C,
24 jam

Penyaringan dengan
Whatman 42

Produk M-DAG
dikeringkan dan
ditimbang

Penguapan di atas hotplate

Gambar 6 Skema sintesis M-DAG secara enzimatik dari DALMS (Modifikasi
Pujiastuti 1998)
Filtrat yang diperoleh diuapkan dan dilakukan pencucian dengan heksan
untuk memisahkan gliserol, setelah itu dilakukan pengendapan dengan
memasukkan ke dalam refrigerator selama 24 jam dan dilakukan penyaringan
terhadap produk M-DAG dengan menggunakan kertas saring Whatman no 42 dan
dikeringkan hingga diperoleh berat endapan yang stabil. Endapan hasil
pengeringan disebut sebagai berat produk M-DAG. Rendemen dihitung
berdasarkan perbandingan berat produk M-DAG yang diperoleh terhadap berat

36

M-DAG yang dihitung secara teoritis dikalikan 100% Contoh perhitungan berat
produk M-DAG secara teoritis dapat dilihat pada Lampiran 9.

Tabel 7 Setting perlakuan pada penelitian berdasarkan Central Composite Design
No Perlakuan Suhu
(o C)
44
1
56
2
44
3
56
4
44
5
56
6
44
7
56
8
40
9
60
10
50
11
50
12
50
13
50
14
50
15
50
16
50
17
50
18
50
19
50
20

Waktu (jam)
8.65
8.65
19.35
19.35
8.65
8.65
19.35
19.35
14
14
5
23
14
14
14
14
14
14
14
14

Volume pelarut tertier butanol (ml)
6
6
6
6
12
12
12
12
9
9
9
9
4
14
9
9
9
9
9
9

Karakterisasi Fisikokimia Mono-diasilgliserol
a. Analisis Komposisi M-DAG Dengan Kromatografi Lapis Tipis (Modifikasi
Gunstone et al. 1994)
Sebanyak 100 mg produk campuran M-DAG dilarutkan dalam 0,1 ml
kloroform. Sebanyak 1µl larutan diaplikasikan pada lempeng kromatografi lapis
tipis (KLT) dalam bentuk spot bulat dengan jarak antar spot 2 cm. Lempeng KLT
dielusi menggunakan camp