Analisa Model Perubahan Parameter Oksidasi Analisa Korelasi Perubahan Antar Parameter Oksidasi Principal Componen Analysis PCA Parameter Oksidasi Mazlum et al

ℓ=panjang jalur kuvet dalam cm 1 cm 2.5x10 4 = faktor yang menyebabkan 2,2,4-trimetilpentana 25 ml yang digunakan untuk melarutkan contoh seperti sebuah pengubah satuan 1000 µmolmmol sehingga CD dapat dinyatakan dalam µmol W= berat contoh dalam g Analisa data Untuk mengetahui model dan karakteristik perubahan parameter yang digunakan dilakukan analisa data dengan cara:

1. Analisa Model Perubahan Parameter Oksidasi

Perubahan parameter oksidasi seperti jumlah β-karotena, asam lemak bebas, komposisi asam lemak dibuat modelnya menggunakan persamaan Arrhenius dengan software Microsoft Excel 2007. Mula-mula data perubahan parameter oksidasi NDRPO yang diperoleh diolah untuk mendapatkan nilai konstanta kecepatan reaksi. Kemudian dari tiga pasang nilai konstanta kecepatan reaksi- suhu tersebut dibangun persamaan Arrhenius. Untuk membuat persamaan Arrhenius dang mengetahui nilai Ea suatu reaksi dibutuhkan minimal dua set nilai konstanta kecepatan k dan suhu T Keii 2004. Perubahan bilangan peroksida dibuat modelnya menggunakan persamaan Aragao et al. 2008.

2. Analisa Korelasi Perubahan Antar Parameter Oksidasi

Analisa korelasi perubahan antar parameter oksidasi dilakukan dengan analisa korelasi Pearson menggunakan software SPSS 17.

3. Principal Componen Analysis PCA Parameter Oksidasi Mazlum et al

1999 PCA dilakukan untuk mengetahui parameter mana yang lebih berpengaruh dalam oksidasi NDRPO dilakukan dengan analisa Faktorial PCA dengan rotasi varimax menggunakan software SPSS 17. HASIL DAN PEMBAHASAN Karakterisasi NDRPO Karakterisasi sifat kimia NDRPO dalam penelitian ini dilakukan sebelum proses oksidasi dilakukan. Karakterisasi sifat fisiko kimia terhadap bahan baku dilakukan untuk mengetahui komposisi asam lemak, bilangan peroksida, asam lemak bebas, kadar air, kadar β-karotena, total tokoferol, TBA, dan dien terkonjugasi. Nilai-nilai tersebut penting diketahui sebelum proses oksidasi untuk memperkirakan bagaimana NDRPO akan teroksidasi, sehingga bisa ditentukan lama proses oksidasi dan titik pengambilan contoh. Kadar asam lemak bebas menunjukkan presentase asam lemak bebas dalam produk. Asam lemak bebas menandakan adanya pemutusan ikatan ester antara asam lemak dan rantai gliserol sehingga melepaskan asam lemak. Analisa kadar asam lemak bebas penting dilakukan karena asam lemak bebas yang ada dalam contoh dapat meningkatkan tingkat sensitifitas produk terhadap oksidasi. Asam lemak bebas juga dapat menyebabkan rasa getir atau bersabun pada produk, dan juga dapat menurunkan titik asap dan titik nyala pada minyak. Wrolstad et al. 2005. Kadar asam lemak bebas sebagai asam palmitat untuk NDRPO yang digunakan dalam penelitian ini adalah 0.16±0.01 Tabel 3, lebih tinggi dari kadar asam lemak bebas maksimal yang disyaratkan seperti diungkapkan di dalam Basiron 2005 sebesar 0.1. NDRPO yang digunakan dalam penelitian ini memiliki kadar air 0 Tabel 3. Lebih rendah dari kadar air maksimal yang disyaratkan beoleh terkandung di dalam RBDPO yaitu 0.1 Basiron 2005. Kadar air sangat penting dalam menentukan kualitas minyak karena bila air yang terkandung dalam minyak berlebih akan menyebabkan kerusakan minyak secara hidrolisis yang kemudian dapat meningkatkan kadar asam lemak bebas Wrolstad et al. 2005. Bilangan peroksida adalah parameter kualitas kerusakan minyak yang penting. NDRPO yang digunakan dalam penelitian ini memiliki bilangan peroksida yang cukup tinggi mencapai 6.51 ±0.01 miliequivalent peroksida kg Tabel 3, lebih tinggi dari standard yang direkomendasikan untuk RBDPO yaitu 0, dan juga lebih tinggi dibanding NDRPO bahan baku yaitu 0.36±0.30 meq1000g, hal ini dapat disebabkan oleh proses oksidasi yang terus terjadi selama penyimpanan sebelum digunakan dalam penelitian ini. Bilangan peroksida digunakan untuk mengukur kadar peroksida ROOH maupun senyawa lain nya yang mirip dengan peroksida yang terbentuk dalam proses oksidasi minyak AOCS 2005c. Initiator seperti panas, cahaya, atau ion logam, akan menyebabkan lemak tidek jenuh LH membentuk radikal karbon dengan pusat alkol L •. Radikal ini akan bereaksi dengan cepat dengan oksigen molekuler membentuk radikal peroksil yang tidak stabil LOO •. Radikal tersebut dapat mengabstraksi atom hidrogen dari molekul lipid lainnya untuk membentuk hidroperoxida LOOH dan radikal baru Wrolstad et al. 2005. Proses ini terus menerus menghasilkan radikal bebas lipid. Pembentukan produk nonradikal dihasilkan dari kombinasi dua radikal dapat menghentikan reaksi berantai pada proses propagansi ini Wrolstad et al. 2005. Tabel 3 Karakteristik NDRPO sebelum proses oksidasi Parameter Nilai Pembanding 1 Pembanding 2 Kadar asam lemak bebas sebagai palmitat 0.16±0.01 Maks 0.1 0.230±0.03 Kadar air Maks 0.1 Bilangan Peroksida meq1000g 6.51±0.01 0.36±0.30 β-karotena ppm 336.34±3.20 370.1 337.43±40.53 Dien terkonjugasi 0.181±0.004 1.54±0.02 TBA mg malonaldehyde eqivalenkg 0.02±0.01 0.932±0.038 Total tokoferol termasuk tokotrienol ppm 543.68±3.20 534.68 dalam RBDPO Basiron 2005, dalam minyak sawit merah Manorama et al. 1993, dalam RBDPOlein Che Man dan Tan 1999, dalam NDRPO Riyadi, 2009 Adanya dien terkonjugasi merupakan salah satu indikator terjadinya oksidasi. NDRPO yang digunakan memiliki kadar dien terkonjugasi 0.181±0.004 Tabel 3, lebih rendah dari hasil penelitian Che Man dan Tan 1999 yaitu 1.54±0.02 dalam RBDPOlein. Dien terkonjugasi ini terbentuk pada PUFA Poly Unsaturated Fatty Acid. Dalam kimia organik, istilah dien terkonjugasi atau conjungated diene CD berarti dua ikatan ganda yang dipisahkan oleh ikatan tunggal. Bentuk ini tidak biasa dalam PUFA, karena PUFA memiliki bentuk struktur divinyilmetana tidak terkonjugasi. CD yang ada dalam dalam lemak menandakan terjadinya autoksidasi pada sebagian asam lemak. Struktur divinyilmetana menyebabkan PUFA rentan terhadap abstraksi hidrogen oleh serangan radikal bebas. PUFA merupakan intermediate radikal bebas, di mana akan menyusun ulang ikatan ganda untuk membentuk CD atau poliene. Serangan oksigen molekuler menghasilkan radikal lipid peroksil, dan dapat mengabstraksi atom hidrogen dari sebuah molekul lipid sebelahnya untuk membentuk lipid hidroperoksida atau endoperoksida Wrolstad et al. 2005. CD merupakan chromophore yang sangat kuat menyerap UV yang dapat dideteksi secara spektrofotometrik. Bila ada dalam asam lemak, CD akan menunjukkan serapan UV pada panjang gelombang 233 nm dan memiliki puncak yang sangat berbeda. Bila PUFA yang mengandung tiga atau lebih ikatan ganda seperti asam linolenat mengalami oksidasi, konjugasi CD dapat semakin parah dengan melibatkan ikatan ganda lainnya sehingga menyebabkan terbentuknya conjugated triene CT. CT secara alami ada dalam lemak tertentu seperti minyak tung atau terbentuk selama proses pengolahan seperti bleaching menggunakan bleaching earth Wrolstad et al, 2005. Uji TBA digunakan untuk menganalisa kadar malonaldehid yang terdapat dalam produk Wrolstad et al. 2005. Pada analisa TBA contoh sebelum dioksidasi, terdeteksi kadar malonaldehid sebanyak 0.02±0.01 mg malonaldehyde eqivalenkg. Pada penelitian Che Man dan Tan 1999 didapati konsentrasi malonaldehid pada RBDPOlein mencapai 0.932±0.038. Perbedaan ini dimungkinkan karena oksidasi NDRPO masih pada lebih awal daripada RBDPOlein hasil penelitian Che Man dan Tan 1999, sehingga malonaldehid yang terbentuk lebih sedikit. Hal ini dijelaskan oleh Shahidi dan Zhong 2005 bahwa malonaldehid dapat terbentuk pada tahap akhir oksidasi yaitu pada tahap terminasi. Malonaldehid merupakan produk dari proses scission dari five- membered cyclic hydroperoxyde yang hanya akan terbentuk dari asam lemak linolenat atau yang lebih tinggi. Pembentukan MDA ini membutuhkan kondisi yang tepat untuk menghasilkan prekursor cyclic peroksida, seperti internal hidroperoksida, pelarut aprotik tidak menyumbang proton, konsentrasi lipida rendah, tekanan oksigen yang terbatas dan juga terjadinya proses pemecahan endoperoksida. Malonaldehid dapat terbentuk dari PUFA dengan ikatan ganda minimal tiga buah. Konsentrasi senyawa ini dapat dianalisa dengan mereaksikan dengan asam thiobarbiturat yang bila bereaksi dengan malonaldehid akan membentuk warna merah yang akan menyerap gelombang pada panjang 532-535 nm dengan penyerapan molar 27.5 satuan penyerapanµmol. Akan tetapi reaksi yang terjadi tidak spesifik, dan reaksi yang menghasilkan berbagai jenis produk akan mempengaruhi penyerapan Shahidi dan Zhong 2005. Kadar β-karotena NDRPO yang digunakan dalam penelitian adalah 336.34 ±3.20 ppm. Kadar β-karotena ini penting diketahui sebelum proses oksidasi untuk mengetahui kerusakan selama oksidasi panas. Kerusakan β-karotena menurut Takahashi et al. 2001 disebabkan oleh oksidasi yang terjadi pada si stem. β- karotena merupakan quencher oksigen aktif dan antioksidan. Meskipun begitu β- karotena sangat mudah teroksidasi oleh udara dan kehilangan aktivitas biologisnya. Dengan banyaknya ikatan rangkap 11 ikatan rangkap pada 1 molekul β-karotena, β-karotena akan mudah teroksidasi apabila terkena udara. Struktur molekul β-karotena yang memiliki banyak ikatan ganda terkonjugasi menyebabkan β-karotena menjadi tidak stabil. Struktur ini dapat rusak karena serangan radikal bebas seperti oksigen singlet molekuler, dan zat reaktif lainnya. Proses kerusakan β-karotena yang umum adalah isomerisasi, oksidasi dan fragmentasi molekul β-karotena. Adanya panas, cahaya, dan asam akan menyebabkan isomerisasi bentuk trans β-karotena menjadi bentuk cis. Pirolisis juga akan terjadi pada panas tinggi dengan terpisahnya molekul dengan berat molekul rendah Bonni dan Choo 2000 . Struktur β-karotena memberikannya sifat unik. Apabila terjadi perubahan pada susunan pada rangkanya seperti terjadinya cyclization, migrasi ikatan ganda, masuknya oksigen dalam bentuk apapun, dan pemendekan rantai akan menyebabkan hilangnya sifat unik tersebu. Semakin tinggi ketidak jenuhan lemak, kecepatan autooksidasi lemak tidak jenuh akan semakin tinggi dibanding dengan lemak jenuh, dan kemudian akan menghasilkan radikal lebih banyak yang kemudian akan menyerang karotena Bonni dan Choo 2000. β-karotena tersusun dari sistem ikatan ganda terkonjugasi, sehingga sangat sensitif terhadap panas. Saat diberikan panas tinggi, struktur rangka utama akan terpisah dan terjadi reaksi molekuler pada ikatan gandanya. Dua jenis senyawa hasil degradasi panas akan terbentuk, bagian pertama adalah bagian yang mudah menguap dengan berat molekul rendah, dan bagian lainnya adalah molekul yang memiliki berat molekul tinggi Bonni dan Choo 2000. Pemanasan red palm olein RPOlein selama 120 menit pada suhu 50 akan menurunkan ka dar β-karotena sebanyak 3 sedangkan pada suhu 100 o C akan mengalami kerusakan sebanyak 6. Pada suhu yang lebih tinggi 150 o C akan diperoleh kerusakan 10. Hal ini menandakan bahwa kerusakan β-karotena akan meingkat pada suhu suhu yang lebih tinggi Alyas et al. 2006. Kadar tokoferol NDRPO yang digunakan dalam penelitian adalah 543.68±3.20 ppm. Kadar tokoferol penting diketahui karena menurut Chow 2001 tokoferol memiliki aktivitas antioksidan. Aktivitas vitamin E adalah kemampuannya untuk memberikan hidrogen fenolik yang dimiliki kepada lemak radikal bebas. Komposisi asam lemak mayoritas yang dimiliki oleh NDRPO adalah asam palmitat 45.19±0.95, asam oleat 36.85, asam linoleat 11.54 dan asam stearat 4.21 Tabel 4. Kandungan asam lemak tidak jenuh dalam NDRPO menyebabkan NDRPO lebih rentan terhadap oksidasi. Asam lemak jenuh sangat stabil dan tidak teroksidasi pada kecepatan yang berbeda nyata. Karena energi disosiasi ikatan C-H berkurang bila di sebelahnya ada gugus fungsi alkena, abstraksi hidrogen berlangsung cepat pada gugus metilen antara dua gugus alkena dalam PUFA. Sehingga kecepatan oksidasi akan terjadi lebih cepat pada bahan pangan yang mengandung PUFA. Kecepatan rata-rata oksidasi asam oleat 18:1 dan asam linoleat 18:2 mencapai 1:12 dan 1:40. Akan tetapi peningkatan kecepatan oksidasi dengan bertambahnya ikatan ganda dalam asam lemak secara kasar sebanding dengan jumlah gugus metilen antara pasangan ikatan ganda. Perbandingan kecepatan kecepatan oksidasinya antara 1:18, 18:3 dan 20:4 secara kasar adalah 1:2:3 Gordon 2004. Tabel 4 Komposisi asam lemak NDRPO sebelum proses oksidasi Asam lemak Hasil analisa CPO RBDPOlein RBDPStearin Minyak Sawit Merah Asam kaprilat c8:0 0.01 - - - Asam kaprat c10:0 0.01 - - Asam laurat c12:0 0.09 0.10-0.40 0.20-0.40 0.10-0.30 0.8-1.3 Asam miristat c14:0 0.86 1.0-1.4 0.90-1.20 1.10-1.70 Asam pentadekanoat c15:0 0.04 - - - Asam palmitat c16:0 45.19 40.9-47.5 36.8-43.2 49.80-68.1 43.1-46.3 Asam palmitoleinat c16:1 0.12 - - - 0-0.3 Asam stearat c18:0 4.21 3.8-4.8 3.70-4.80 3.90-5.60 4-5.5 Asam oleat c18:1cis 36.85 36.4-41.2 39.8-44.6 20.40-34.4 36.7-40.8 Asam linoleat c18:2 11.54 9.2-11.6 10.4-12.9 5.00-8.90 9.4-11.9 Asam linolenat c18:3 0.29 0.05-0.6 0.10-0.60 0.00-0.50 0.1-0.4 Asam arakidat c 20:0 0.34 0.2-0.7 0.30-0.50 0.00-0.50 0.1-0.4 Asam eikonosenat c20:1 0.11 - - - Asam behenat c22:0 0.06 - - - Gee 2007, Edem 2002 NDRPO dalam penelitian ini memiliki komposisi yang hampir sama dengan komposisi minyak sawit merah hasil penelitian Edem 2002 dan CPO pada penelitian Gee 2007 Tabel 4. Hal ini disebabkan NDRPO yang digunakan belum mengalami proses fraksinasi, sehinga komposisi asam lemaknya masih mirip dengan bahan bakunya yaitu CPO. Pada penelitian Gee 2007 Tabel 4, fraksi olein yang dihasilkan dari proses fraksinasi fase cair CPO juga memiliki komposisi yang mirip dengan NDRPO. Akan tetapi jumlah asam lemak tidak jenuh yang ada pada fraksi olein lebih tinggi dibanding jumlah asam lemak jenuhnya. Tingginya kandungan asam lemak tidak jenuh tersebut mempengaruhi bentuk fisik fraksi olein. Fraksi olein berbentuk cair. Fraksi olein ini lebih rentan terhadap oksidasi karena asam lemak tidak jenuh lebih rentan terhadap oksidasi. Hasil kedua proses fraksinasi adalah fraksi stearin. Fraksi stearin ini memiliki perbandingan jumlah asam lemak jenuh yang lebih tinggi dibanding dengan asam lemak tidak jenuh sehingga bentuk nya cenderung padat. Dengan tingginya kandungan asam lemak jenuh ini maka tingkat kestabilan oksidasinya akan lebih tinggi. Dengan perbandingan asam lemak jenuh dan asam lemak tidak jenuh yang cukup berimbang maka kestabilan oksidasi NDRPO akan cukup tinggi, meskipun tidak lebih stabil dibanding dengan fraksi stearin. Selain meningkatkan kecepatan oksidasi, keberadaan PUFA dalam NDRPO akan menghasilkan senyawa volatil yang berbeda pula pada saat terjadi oksidasi. Asam lemak yang memiliki struktur n-3 seperti asam linolenat yang akan menghasilkan zat volatil pada oksidasi dan akan menyebabkan off flavor Gordon 2004. Model Kinetika Perubahan Parameter Oksidasi NDRPO Selama Oksidasi Model kinetika perubahan bilangan peroksida selama oksidasi Pada Gambar 13 didapati bahwa perubahan bilangan peroksida selama oksidasi mula-mula naik dengan kecepatan yang tinggi dan kemudian berkurang kecepatannya setelah mencapai titik tertentu. Hal ini dijelaskan oleh Aragao et al. 2008 bahwa pada suatu oksidasi lipida komplek, apabila semua peroksida yang terbentuk tidak berubah, semakin lama bilangan peroksida yang terbentuk akan mendekati asimtot. Bilangan tersebut dipengaruhi oleh keberadaan reaktannya. Bila diasumsikan reaksi tidak terganggu, kecepatan pembentukan peroksida pada awalnya reletif tinggi kemudian secara progresif akan menurun. Hal ini karena reaktan yang tersedia dikonsumsi atau berubah menjadi bahan kimia lain yang tidak ikut dalam reaksi tersebut. Apabila dimodelkan secara sederhana akan didapati seperti Gambar 11. Gambar 11 Pembentukan peroksida pada kondisi isothermal Aragao et al. 2008 Pembentukan bilangan peroksida ini dapat diekspresikan dalam persamaan matematika sebagai berikut: pembentukan peroksida pada waktu tertentu bilangan peroksida awal jumlah peroksida pada kondisi asymtotik pada suhu tertentu waktu di mana dari peningkatan hipotetikal net tercapai Aragao et al. 2008 Pada oksidasi panas setelah melewati titik maksimum, bilangan peroksida mulai berkurang. Hal ini disebabkan oleh degradasi peroksida lebih besar dibanding oleh pembentukannya. Aragao et al. 2008 menjelaskan bahwa peroksida pada dasarnya sangat reaktif sehingga secara kimiawi tidak stabil. Peroksida cenderung terdegradasi menjadi produk lain dengan kecepatan yang tergantung pada suhu sistem. Hal ini berarti bahwa saat molekul lipida tertentu atau bagian dari molekul tersebut terus menerus teroksidasi, peroksida yang telah ada akan terurai. Perubahan peroksida pada akhir tahap oksidasi secara sederhana dapat digambarkan pada Gambar 12 Aragao et al. 2008. Gambar 12 Proses penguraian peroksida pada kondisi isothermal Aragao et al. 2008 Dengan menggunakan fungsi logistik klasik yang dibalik proses penguraian peroksida dapat diekspresikan sebagai persamaan berikut: degradasi peroksida pada waktu tertentu gradien kerusakan peroksida pada suhu tertentu karakteristik proses degradasi bilangan peroksida pada waktu tertentu Aragao et al. 2008 Dalam kondisi isothermal, pembentukan dan penguraian peroksida terjadi secara bersamaan, sehingga bilangan peroksida pada waktu tertentu dapat diekspresikan sebagai persamaan berikut: PVt=Y f txY e t Apabila dilakukan substitusi dan maka akan diperoleh persamaan sebagai berikut: Aragao et al. 2008 Dengan menggunakan model di atas maka didapatkan persamaan untuk setiap suhu oksidasi yang ditampilkan pada Tabel 5 dan kemudian bila digambarkan dalam sebuah grafik akan didapati Gambar 13. Tabel 5 Persamaan matematika perubahan bilangan peroksida selama oksidasi pada suhu 60 o C, 75 o C, 90 o C Suhu o C Persamaan R 2 90 0.7685 75 0.7610 0.0000 2.0000 4.0000 6.0000 8.0000 10.0000 12.0000 14.0000 100 200 300 400 500 B il a n g a n P e ro k si d a m g e q iv a le n o k si g e n a k ti f k g Lama Penyimpanan jam PV model 60oC PV model 75oC PV model 90oC PV analisa 60oC PV analisa 75oC PV analisa 90oC Tabel 5 Lanjutan Suhu o C Persamaan R 2 60 0.8886 Pada Gambar 13 dapat diamati bahwa oksidasi pada tingkat suhu yang berbeda menghasilkan karakter perubahan bilangan peroksida yang berbeda. Setelah dimodelkan pada suhu 60 o C didapati bahwa bilangan peroksida naik kemudian turun dengan landai, berbeda dengan perubahan bilangan peroksida pada suhu 75 o C dan 90 o C. Hal ini disebabkan oleh karakter oksidasi lipida yang dipercepat oleh kenaikan suhu, yang akan memperpendek waktu peningkatan hipotetikal net dan waktu penurunan hipotetikal net meskipun tidak pada kecepatan yang sama. Pada suhu rendah dalam hal ini 60 o C, mencapai 840.11 jam, berada jauh diluar skala waktu percobaan. Berbeda dengan pada suhu yang lebih tinggi 75 o C dan 90 o C yang hanya mencapai PV model 60 o C PV model 75 o C PV model 90 o C PV analisa 60 o C PV analisa 75 o C PV analisa 90 o C Gambar 13 Model perubahan bilangan peroksida selama oksidasi pada suhu 60, 75, 90 o C R 2 =0.8886 R 2 =0.7610 R 2 =0.7685 209.8640 dan 151.7089 jam. Perbedaan ini menyebabkan pada suhu 60 o C peroksida akan tampak meningkat secara monoton, sedangkan pada suhu 75 o C dan 90 o C akan membentuk puncak yang jelas Aragao et al. 2008. Model kinetika degradasi β-karotena selama oksidasi Pada oksidasi NDRPO didapatkan bahwa selama proses oksidasi menggunakan panas, β-karotena mengalami kerusakan dan semakin tinggi panas yang maka kecepatan kerusakan β-karotena tersebut semakin cepat, seperti pada yang dilihat pada Gambar 14. Gambar 14 Model degradasi β-karotena pada suhu 60, 75, 90 o C β-karotena merupakan quencher oksigen aktif dan antioksidan. Meskipun begitu β-karotena sangat mudah teroksidasi oleh udara dan kehilangan aktivitas biologisnya. Untuk m enggunakan β-karotena dalam sistem pangan, pencegahan oksidasi selama pengolahan dan penyimpanan jangka waktu lama sangat penting. Dengan mengetahui kinetika oksidasi β-karotena dapat menjadi cara yang berguna untuk memprediksi karakteristik oksidasi dan dapat memberikan kondisi operasi y = -0.0004x + 5.7914 R² = 0.9575 y = -0.0009x + 5.7343 R² = 0.9720 y = -0.0020x + 5.7250 R² = 0.9710 5.2 5.3 5.4 5.5 5.6 5.7 5.8 5.9 100 200 300 400 500 Ln K o n se n tr a si B e ta K a ro te n p p m Lama Penyimpanan jam 60 oC 75 oC 90 oC Linear 60 oC Linear 75 oC Linear 90 oC 60 o C 75 o C 90 o C Linear 60 o C Linear 75 o C Linear 90 o C yang cocok untuk digunakan Takahashi et al. 2001. Untuk mendapatkan kinetika degradasi β-karotena dalam NDRPO diperlukan berberapa langkah, langkah pertama adalah menentukan orde reaksi, orde reaksi didapatkan dengan cara menghitung linieritas waktu dengan konsentrasi c untuk orde 0, Ln c orde 1, c -1 orde 2, c -2 orde 3. Kemudian dicari linearitas yang paling tinggi sehingga didapatkan ordo reaksinya seperti yang ada pada Tabel 6. Dari data slope dan intercept yang didapatkan dari Tabel 6 dapat dibuat grafik model sehingga dapat dilihat kesesuaian model dengan data analisa seperti yang dapat diamati pada Gambar 14. Pada penelitian ini ordo degradasi β- karotena didapati pada ordo 1 sesuai dengan penelitian yang dilakukan Takahashi et al . 2001 dalam penelitian model kooksidasi β-karotena dengan asam oleat. Sesuai juga dengan penelitian Papadopoulou dan Ames 1994, bahwa degradasi β-karotena mengikuti kinetika reaksi ordo satu atau pseudo ordo satu. Ordo satu banyak digunakan untuk menggambarkan degradasi β-karotena yang dapat digunakan pada reaksi auto katalitik pada tingkat propagasi dibanding model lengkap autokatalitik. Hal ini disebabkan oleh kualitas pangan pada umumnya sudah ada pada tingkat yang tidak dapat diterima lagi apabila level terminasi tercapai. Tabel 6 Perhitungan ordo reaksi degradasi β-karotena pada suhu 90, 75, 60 o C Suhu o C Parameter Ordo 0 c Ordo 1 Ln c Ordo 2 Ordo 3 90 0.9677 0.9710 0.9671 0.9558 Slope -0.4909 -1.9955 x10 -3 8.1920 x10 -6 6.7938 x10 -8 Intercept 302.1935 5.7250 3.1995 x10 -3 9.6425 x10 -6 k 0.4909 1.9955 x10 -3 8.1920 x10 -6 6.7938 x10 -8 Waktu paruh 1.4117 347.2857 84594.25 10200532.94 75 0.9683 0.9720 0.9719 0.9683 Slope -0.2393 -8.9785 x10 -4 3.3865 x10 -6 2.5681 x10 -8 Intercept 307.4048 5.7343 3.2078 x10 -3 1.0081 x10 -5 k 0.2393 8.9785 x10 -4 3.3865 x10 -6 2.5681 x10 -8 Waktu paruh 2.8960 771.8450 204636.27 26984887.28 Tabel 6 Lanjutan Suhu o C Parameter Ordo 0 c Ordo 1 Ln c Ordo 2 Ordo 3 60 0.9562 0.9575 0.9573 0.9556 Slope -0.1156 -3.8021 x10 -4 1.2537 x10 -6 8.2848 x10 -9 Intercept 327.1594 5.7914 3.0500 x10 -3 9.2778 x10 -9 k 0.1156 3.8021 x10 -4 1.2537 x10 -6 8.2848 x10 -9 Waktu paruh 5.9973 1822.66 552778.38 83647264.83 Setelah didapatkan ordo yang sesuai kemudian dicari nilai k konstanta kecepatan reaksi dengan cara menghitung nilai absolut dari kemiringan grafik antara konsentrasi dan waktu. Setelah didapatkan nilai k kemudian diubah menjadi bilangan logaritmik natural ln dan diplotkan dengan 1temperatur dalam Kelvin sehingga didapatkan grafik antara Ln konstanta laju reaksi dengan 1temperatur dalam Kelvin seperti pada Gambar 15. Gambar 15 Perubahan konstanta laju reaksi degradasi karotena pada suhu 60, 75, 90 o C Dengan didapatkannya nilai kemiringan grafik -6685.34 maka menggunakan rumus Arrhenius dapat dihitung nilai Ea, karena kemiringan grafik sama dengan nilai , dengan R adalah konstanta gas 8.314 , y = -6,685.336662x + 12.190549 R² = 0.999986 -8 -7.8 -7.6 -7.4 -7.2 -7 -6.8 -6.6 -6.4 -6.2 -6 Ln K o n st a n ta L a ju Rea k si j a m 1Suhu K ln k Linear ln k maka didapatkan nilai Ea sebesar 55581.89 Jmol. Dengan metode subtitusi nilai k dan T dapat diperoleh nilai A faktor dalam persamaan Arrhenius, sehingga didapatkan nilai 197258.5. Setelah semua variabel persamaan diketahui dapat dibangun persamaan berikut: k=197258.5 exp-6685.34T Rumus Arrhenius tersebut dapat digunakan dalam menentukan umur simpan suatu produk dengan bantuan rumus penurunan mutu ordo 1 sebagai berikut: t s =[LnQ Q s ]k t s = lama penyimpanan Q = nilai mutu awal Q s = Nilai mutu akhir yang dapat diterima k= konstansa kecepatan reaksi Ross 1998 Dilihat dari tingginya nilai R 2 dari model yang didapatkan, maka model tersebut dapat digunakan sebagai prediksi umur simpan NDRPO. Diketahui bahwa kandungan maksimum yang dapat diperoleh pada minyak sawit merah adalah 500 ppm Carotino 2010 dan diasumsikan sebagai batas awal kadar β- karotena NDRPO. Batas akhir yang digunakan adalah 370.1 ppm Manorama et al. 1993 dengan kondisi penyimpanan 30 o C, dengan rumus Arrhenius dapat diketahui konstanta kecepatan reaksi sebesar 5.22 10 -5 kemudian dengan rumus penurunan mutu ordo 1 dapat diketahui lama penyimpanan yaitu 5764 jam atau setara dengan 8 bulan. Model pembentukan asam lemak bebas selama oksidasi Selama oksidasi menggunakan panas asam lemak bebas dalam NDRPO cenderung meningkat seperti yang diamati pada Gambar 16. Menurut Wrolstad et al. 2005 bahwa keberadaan asam lemak bebas merupakan indikasi pemutusan ikatan ester antara asam lemak dan gliserol yang membebaskan asam lemak. Kandungan asam lemak bebas pada NDRPO sangat menentukan tingkat kualitas NDRPO, Dengan mengetahui kinetika peningkatan kadar asam lemak bebas dalam NDRPO dapat menjadi cara yang berguna untuk memprediksi karakteristik oksidasi dan dapat memberikan kondisi operasi yang cocok untuk digunakan. Untuk mendapatkan kinetika degradasi β-karotena dalam NDRPO diperlukan berberapa langkah, langkah pertama adalah menentukan orde reaksi, orde reaksi didapatkan dengan cara menghitung linieritas waktu dengan konsentrasi c untuk orde 0, Ln c orde 1, c -1 orde 2, c -2 orde 3, kemudian dicari linearitas yang paling tinggi sehingga didapatkan ordo reaksinya seperti yang ada pada Tabel 7. Tabel 7 Perhitungan ordo reaksi pembentukan asam lemak bebas pada suhu 90, 75, 60 o C Suhu o C Parameter Ordo 0 c Ordo 1 Ln c Ordo 2 Ordo 3 90 0.9118 0.8924 0.8704 0.8461 Slope 2.4943 x10 -4 1.2362 x10 -3 -6.1621 x10 -3 -6.1784 x10 -2 Intercept 0.1775 -1.7266 5.6114 31.4094 k 2.4943 x10 -4 1.2362 x10 -3 6.1621 x10 -3 6.1784 x10 -2 Waktu paruh 2778.3361 560.5694 112.4624 11.2165 75 0.8490 0.8232 0.7938 0.7614 Slope 1.6917 x10 -4 8.8966 x10 -4 -4.7098 x10 -3 -5.0200 x10 -2 Intercept 0.1670 -1.7870 5.9610 35.4503 k 1.6917 x10 -4 8.8966 x10 -4 4.7098 x10 -3 5.0200 x10 -2 Waktu paruh 4096.4197 778.9452 147.1412 13.8048 60 0.7936 0.7919 0.7861 0.7763 Slope 7.7240 x10 -5 4.4658 x10 -4 -2.5936 x10 -3 -3.0258 x10 -2 Intercept 0.1567 -1.8515 6.3610 40.3794 k 7.7240 x10 -5 4.4658 x10 -4 2.5936 x10 -3 3.0258 x10 -2 Waktu paruh 8972.0106 1551.8011 267.1970 22.9028 Dari data slope dan intercept yang didapatkan dari Tabel 7 dapat dibuat grafik model sehingga dapat dilihat kesesuaian model dengan data analisa seperti yang dapat diamati pada Gambar 16. Pada penelitian ini ordo pembentukan asam lemak bebas didapati pada ordo 0. Setelah didapatkan ordo yang sesuai kemudian dicari nilai k konstanta kecepatan reaksi dengan cara menghitung nilai absolut dari kemiringan grafik antara konsentrasi dan waktu dengan rumus Setelah didapatkan nilai k kemudian didubah menjadi bilangan logaritmik natural dan diplotkan dengan 1temperatur dalam Kelvin sehingga didapatkan grafik antara Ln konstanta laju reaksi dengan 1temperatur dalam Kelvin seperti pada Gambar 17. Gambar 16 Model pembentukan asam lemak bebas pada suhu 60, 75, 90 o C Gambar 17 Perubahan konstanta laju reaksi pembentukan asam lemak bebas pada suhu 60, 75, 90 o C y = 0.00008x + 0.15674 R² = 0.79361 y = 0.0002x + 0.167 R² = 0.849 y = 0.0002x + 0.1775 R² = 0.9118 0.14 0.16 0.18 0.2 0.22 0.24 0.26 100 200 300 400 500 A sa m L em a k B eb a s s eb a g a i p a lm it a t Lama Peyimpanan jam FFA 60 oC FFA 75 oC FFA 90 oC Linear FFA 60 oC Linear FFA 75 oC Linear FFA 90 oC y = -4747.4x + 4.8366 R² = 0.9722 -9.6 -9.4 -9.2 -9 -8.8 -8.6 -8.4 -8.2 -8 Ln K o n st a n ta l a ju r ea k si ja m 1Suhu K 60 o C 75 o C 90 o C Linear 60 o C Linear 75 o C Linear 90 o C Dengan didapatkannya nilai kemiringan grafik -4747.44 maka menggunakan rumus Arrhenius dapat dihitung nilai Ea, karena kemiringan grafik sama dengan nilai EaR, dengan R adalah konstanta gas 8.314 mol -1 K -1 , maka dapat didapatkan nilai Ea sebesar 39470.22 Jmol. Dengan metode subtitusi nilai k dan T dapat diperoleh nilai A faktor dalam persamaan Arrhenius, sehingga didapatkan nilai 119.2912. Setelah semua variabel persamaan diketahui dapat dibangun persamaan sebagai berikut: k=119.2912 exp-4747.44T Model kinetika degradasi asam lemak selama oksidasi Selama oksidasi menggunakan panas, asam lemak dalam NDRPO cenderung terdegradasi seperti yang dapat diamati pada Gambar 18 hingga 21. Asam lemak yang terdapat dalam NDRPO terdekomposisi melalui mekanisme autooksidasi mengikuti ordo 1 sesuai dengan penelitian Takahashi et al.2000. Disebutkan bahwa pada kondisi reaksi apapun, konsentrasi asam lemak secara perlahan akan berkurang pada permulaan reaksi dan kemudian dengan cepat akan berkurang, yang terjadi pada proses oksidasi senyawa organik pada umumnya. Gambar 18 Model degradasi asam lemak C16:0 pada suhu 60, 75, 90 o C y = -0.0002x + 6.0121 R² = 0.6265 y = -0.0002x + 6.0645 R² = 0.6215 y = -0.00005x + 6.02423 R² = 0.69132 5.94 5.96 5.98 6.00 6.02 6.04 6.06 6.08 100 200 300 400 Ln K o n se n tr a si A sa m L e m a k m g g Lama Penyimpanan jam c16.0 suhu 90 c16.0 suhu 75 c16.0 suhu 60 Linear c16.0 suhu 90 Linear c16.0 suhu 75 Linear c16.0 suhu 60 60 o C 75 o C 90 o C Linear 60 o C Linear 75 o C Linear 90 o C Gambar 19 Model degradasi asam lemak C18:0 pada suhu 60, 75, 90 o C Gambar 20 Model degradasi asam lemak C18:1 cis pada suhu 60, 75, 90 o C y = -0.0003x + 3.6011 R² = 0.6403 y = -0.00008x + 3.61687 R² = 0.70536 y = -0.00009x + 3.63313 R² = 0.60828 3.48 3.50 3.52 3.54 3.56 3.58 3.60 3.62 3.64 3.66 100 200 300 400 Ln K o n se n tr a si A sa m L e m a k m g g Lama Penyimpanan jam c18.0 suhu 90 c18.0 suhu 75 c18.0 suhu 60 Linear c18.0 suhu 90 Linear c18.0 suhu 75 Linear c18.0 suhu 60 y = -0.0006x + 5.8274 R² = 0.8239 y = -0.00007x + 5.81418 R² = 0.96432 y = -0.00005x + 5.81891 R² = 0.94246 5.70 5.72 5.74 5.76 5.78 5.80 5.82 5.84 100 200 300 400 Ln K o n se n tr a si A sa m L e m a k m g g Lama Penyimpanan jam c18.1 cis suhu 90 c18.1 cis suhu 75 c18.1 cis suhu 60 Linear c18.1 cis suhu 90 Linear c18.1 cis suhu 75 Linear c18.1 cis suhu 60 60 o C 75 o C 90 o C Linear 60 o C Linear 75 o C Linear 90 o C 60 o C 75 o C 90 o C Linear 60 o C Linear 75 o C Linear 90 o C Gambar 21 Model degradasi asam lemak C18:2 pada suhu 60, 75, 90 o C Setelah didapatkan ordo yang sesuai kemudian dicari nilai k konstanta kecepatan reaksi dengan cara menghitung nilai absolut dari kemiringan grafik antara konsentrasi dan waktu dengan rumus Pada Tabel 8 diamati bahwa nilai k pada suhu yang lebih tinggi cenderung lebih tinggi. Hal ini menandakan bahwa kecepatan reaksi pada suhu yang lebih tinggi akan meningkat seiring dengan peningkatan suhu Takahashi et al. 2000. Setelah didapatkan nilai k kemudian diubah menjadi bilangan logaritmik natural dan diplotkan dengan 1temperatur dalam Kelvin sehingga didapatkan grafik antara Ln konstanta laju reaksi dengan 1temperatur dalam Kelvin. Tabel 8 Nilai konstanta laju reaksi degradasi asam lemak selama oksidasi pada suhu 90, 75, 60 o C Parameter 90 o C 75 o C 60 o C c8:0 R 2 = 0.7471 0.6399 0.6262 k = 3.47 x 10 -3 1.10 x 10 -3 4.22 x 10 -4 c10:0 R 2 = 0.6180 0.8422 0.7787 k = 4.89x 10- 4 1.66x 10 -3 3.88x 10 -4 y = -0.0004x + 4.6499 R² = 0.6441 y = -0.00009x + 4.66759 R² = 0.93397 y = -0.00004x + 4.65962 R² = 0.71370 4.50 4.55 4.60 4.65 4.70 4.75 100 200 300 400 Ln K o n se n tr a si A sa m L e m a k m g g Lama Penyimpanan jam c18.2 suhu 90 c18.2 suhu 75 c18.2 suhu 60 Linear c18.2 suhu 90 Linear c18.2 suhu 75 Linear c18.2 suhu 60 60 o C 75 o C 90 o C Linear 60 o C Linear 75 o C Linear 90 o C Tabel 8 Lanjutan Parameter 90 o C 75 o C 60 o C c12:0 R 2 = 0.7620 0.7737 0.9111 k = 3.82x 10 -4 8.13x 10 -4 1.99x 10 -4 c14:0 R 2 = 0.8236 0.7044 0.7284 k = 3.52 x 10 -4 3.20 x 10 -4 8.44 x 10 -5 c15:0 R 2 = 0.7206 0.6759 0.6249 k = 2.49x 10 -4 5.55x 10 -4 1.76x 10 -4 c16:0 R 2 = 0.6265 0.6215 0.6913 k = 2.15 x 10 -4 1.70 x 10 -4 5.45 x 10 -5 c16:1 R 2 = 0.6528 0.6508 0.6455 k = 2.56 x 10 -4 2.65 x 10 -4 8.25 x 10 -5 c18:0 R 2 = 0.6403 0.7054 0.6083 k = 3.33 x 10 -4 8.17 x 10 -5 9.27 x 10 -5 c18:1 cis R 2 = 0.8983 0.9643 0.9425 k = 7.23 x 10 -4 7.43 x 10 -5 4.74 x 10 -5 c18:2 R 2 = 0.6441 0.9340 0.7137 k = 4.40 x 10 -4 8.72 x 10 -5 3.67 x 10 -5 c18:3 R 2 = 0.8135 0.7366 0.7044 k = 3.90 x 10 -4 2.04 x 10 -4 1.04 x 10 -4 c20:0 R 2 = 0.6873 0.7146 0.7218 k = 3.08 x 10 -4 1.40 x 10 -4 1.34 x 10 -5 c20:1 R 2 = 0.8463 0.7912 0.6846 k = 3.12 x 10 -4 3.01 x 10 -4 1.23 x 10 -4 c22:0 R 2 = 0.6603 0.8395 0.7051 k = 3.79 x 10 -4 2.63 x 10 -4 1.41 x 10 -4 Pada Tabel 9 diketahui nilai Ea tiap-tiap komponen asam lemak. Ea menunjukkan energi yang dibutuhkan suatu reaksi untuk terjadi. Apabila Ea suatu reaksi lebih rendah maka reaksi tersebut akan lebih mudah terjadi. Pada Tabel 9 dapat diamati nilai Ea pada asam lemak jenuh pada berbagai panjang rantai karbon. Setelah dilakukan uji statistik menggunakan uji one sample T test diketahui bahwa Ea asam lemak jenuh pada berbagai panjang rantai tidak berbeda signifikan 95 dengan nilai signifikansi 0.03, lebih kecil dari batas signifikan 0.05. Dari data tersebut dapat diketahui bahwa pada oksidasi NRDPO, panjang rantai asam lemak jenuh yang terkandung di dalamnya mempengaruhi kecepatan oksidasi asam lemak jenuh tersebut. Hal ini tidak sesuai dengan apa yang dilakukan oleh Litwinieko et al. 1999 bahwa kecepatan oksidasi asam lemak tidak berhubungan dengan panjang rantai karbonnya. Hal ini kemungkinan disebabkan oleh sistem yang digunakan berbeda. Litwinieko et al. 1999 menggunakan sistem independen. Sehingga antar komposisi asam lemak dan kandungan mikro nutrient lainnya tidak saling mempengaruhi. Pada Tabel 9 juga diketahui bahwa nilai R 2 dari asam lemak C10:0 dan C15:0 lebih rendah dari 0.6, rendahnya nilai R 2 ini menyebabkan prilaku asam lemak yang berkaitan memiliki karakteristik yang janggal yaitu memiliki nilai Ea negatif yang artinya apabila terjadi kenaikan suhu maka kecepatan reaksi akan turun. Sehingga untuk analisa berikutnya asam lemak tersebut tidak diikutkan. Tabel 9 Nilai energi aktivasi dan persamaan Arrhenius perubahan komposisi asam lemak selama oksidasi pada suhu 90, 75, 60 o C Para. Ea j mol -1 Ea Ref. j mol -1 -EaR R 2 Persamaan Arrhenius c8:0 70494 -8478.9 0.9941 k=4.77 x 10 7 exp-8478.9T c10:0 -77044.5 9266.836 0.3537 k=3.23 x 10 16 exp9266.8T c12:0 538992.5 116700 -64829.5 0.7945 k=6.48 x 10 80 exp-64829.5T c14:0 116667 -14032.6 0.9743 k=1.66 x 10 14 exp-14032.6T c15:0 -23348 2808.278 0.1338 k=3.84 x 10 -8 exp2808.3T c16:0 244282 125300 -29382.0 0.8451 k=1.09 x 10 34 exp-29382.0T c16:1 38493 -4629.9 0.7490 k=8.95 x 10 1 exp-4629.9T c18:0 163269 115400 -19637.8 0.9511 k=3.69 x 10 21 exp-19637.8T c18:1 cis 90426 89600 -10876.4 0.8527 k=7.15 x 10 9 exp-10876.4T c18:2 82808 72900 -9960.1 0.9612 k=3.54 x 10 8 exp-9960.1T c18:3 44432 115400 -5344.3 0.9998 k=9.60 x 10 2 exp-5344.3T c20:0 105776 -12722.7 0.9365 k=5.16 x 10 11 exp-12722.7T c20:1 31472 -3785.4 0.7996 k=1.06 x 10 1 exp-3785.4T c22:0 33352 -4011.6 0.9844 k=2.39 x 10 1 exp-4011.6T Litwinieko et al. 1999, Litwinieko 2001 pada sistem tunggal Principal Component Analysis PCA Konstanta Kecepatan Reaksi Antar Parameter Oksidasi Parameter yang diamati pada penelitian ini terdiri dari analisa asam lemak bebas kadar β-karotena, bilangan peroksida, komposisi asam lemak asam lemak C8:0, C12:0, C14:0, C16:0, C16:1, C18:0, C18:1 cis, C18:2, C18:3, C20:0 C20:1, C22:0. Dengan banyaknya parameter yang diamati, diperlukan suatu analisa yang dapat melihat faktor mana saja yang lebih mempengaruhi dibanding faktor lainnya. Hal ini dapat dilakukan dengan analisa faktor metode PCA. Data konstanta reaksi yang didapatkan dalam analisa Arrhenius kemudian dengan PCA didapatkan nilai akar ciri seperti yang terlihat pada Tabel 10. Dari Tabel 10 dapat diketahui bahwa akar ciri komponen pertama PC1 dan komponen ke dua PC2 memiliki nilai 11.54 dan 2.46, nilai ini lebih tinggi dari 1.0, sehingga cukup tinggi untuk digunakan dalam analisa selanjutnya. Apabila melihat proporsi variasi yang terjadi diketahui bahwa PC1 memiliki proporsi variasi 82.41 sedangkan PC2 memiliki proporsi 17.59, sedangkan PC3 hingga PC 13 sangat kecil sehingga dapat diabaikan. Kemudian dapat diamati matrik yang terdapat pada Tabel 11. Tabel 10 Akar ciri, dan proporsi variasi komponen PCA Komponen Akar Ciri Proporsi Variasi Proporsi Kumulatif 1 11.54 82.41 82.41 2 2.46 17.59 100.000 3 6.98 x 10 -16 4.99 x 10 -15 100.000 4 3.42 x 10 -16 2.44 x 10 -15 100.000 5 1.96 x 10 -16 1.40 x 10 -15 100.000 6 1.41 x 10 -16 1.01 x 10 -15 100.000 7 6.41 x 10 -17 4.58 x 10 -16 100.000 8 -2.02 x 10 -17 -1.44 x 10 -16 100.000 9 -3.68 x 10 -17 -2.63 x 10 -16 100.000 10 -2.05 x 10 -16 -1.47 x 10 -15 100.000 11 -2.46 x 10 -16 -1.75 x 10 -15 100.000 12 -3.19 x 10 -16 -2.28 x 10 -15 100.000 13 -4.16 x 10 -16 -2.97 x 10 -15 100.000 14 -5.03 x 10 -16 -3.59 x 10 -15 100.000 Dari Tabel 11 didapatkan 2 komponen PC yang diperoleh PCA, apabila dilihat diantara PC1 hampir semua koefisien yang diperoleh memiliki nilai yang tinggi, lebih dari 0.75, sedangkan pada PC2 hampir semua koefisien memiliki nilai yang rendah, di bawah 0.75. Dari data tersebut tidak dapat diketahui variabel mana yang lebih berpengaruh. Diperlukan perlakuan lebih lanjut untuk menonjolkan perbedaan antar parameter yaitu dengan rotasi verimax Mazlum et al. 1999 seperti yang dilihat pada Tabel 12. Dari Tabel 12 dapat diamati bahwa pada PC1 didapati bahwa parameter yang berpengaruh tinggi adalah β-karotena, FFA, C8:0, C18:0, C18:1 cis, C18:2, C18:3, C20:0, C22:0, sedangkan pada PC2 adalah C12:0, C14:0, C16:0, C16:1, C20:1. Tabel 11 Matrik komponen parameter oksidasi Parameter Komponen 1 82.41 2 17.59 β-karotena 0.983 -0.184 FFA 0.998 0.058 Tabel 11 Lanjutan Parameter Komponen 1 82.41 2 17.59 C8:0 0.958 -0.287 C12:0 0.272 0.962 C14:0 0.907 0.420 C16:0 0.965 0.262 C16:1 0.833 0.553 C18:0 0.856 -0.517 C18:1 0.892 -0.452 C18:2 0.925 -0.379 C18:3 0.988 -0.152 C20:0 0.998 -0.061 C20:1 0.882 0.471 C22:0 0.999 0.034 Tabel 12 Matrik komponen parameter oksidasi terrotasi Parameter Komponen 1 82.41 2 17.59 β-karotena 0.921 0.390 FFA 0.800 0.600 C8:0 0.957 0.290 C12:0 -0.305 0.952 C14:0 0.524 0.852 C16:0 0.659 0.752 C16:1 0.388 0.922 C18:0 0.999 0.042 C18:1 0.993 0.116 C18:2 0.981 0.195 C18:3 0.908 0.419 C20:0 0.866 0.500 C20:1 0.320 0.947 C22:0 0.705 0.710 Karakterisasi Korelasi Perubahan Antar Parameter Oksidasi NDRPO Selama Oksidasi Karakterisasi korelasi perubahan bilangan peroksida dengan parameter oksidasi lainnya Seperti yang telah dibahas sebelumnya bahwa selama oksidasi minyak akan terbentuk peroksida. Pada penelitian ini didapatkan karakter perubahan bilangan peroksida yang berbeda pada tingkat suhu yang berbeda seperti yang dapat diamati pada Gambar 13. Pada gambar tersebut didapati bahwa pada semua tingkat suhu, bilangan peroksida cenderung naik, kemudian pada titik tertentu kemudian turun. Hal ini disebabkan terjadinya pembentukan sekaligus penguraian peroksida dalam proses oksidasi Takahashi et al. 2000. Mekanisme reaksi pembentukan dapat terjadi seperti yang telah diungkapkan oleh Wrolstad et al. 2005, sedangkan penguraian yang terjadi mengikuti mekanisme sebagai berikut: Peroksida mulai terurai menjadi radikal bebas yang akan berperan dalam reaksi inisiasi. Hal ini menyebabkan kecepatan reksi dalam tahap inisiasi akan proporsional dengan jumlah peroksida yang terbentuk selama oksidasi. Peroksida terurai melalui dua proses proses pertama adalah penguraian oksidatif, sedangkan tahap kedua melalui reaksi bimolekuler Takahashi et al. 2000. Terjadinya reaksi kimia di mana reaksi pembentukan dan penguraian terjadi secara bersamaan bila digambarkan dalam grafik antara nilai peroksida dan lama penyimpanan maka akan didapatkan sebuah puncak yang ketinggiannya tergantung pada suhu yang digunakan. Peroksida adalah bahan kimia yang tidak stabil yang dibentuk oleh radikal bebas yang sangat reaktif, sehingga peroksida cenderung terurai setelah terbentuk, terutama pada suhu tinggi. Kecepatan penguraian juga meningkat di saat kecepatan pembentukan meningkat, sehingga menciptakan kompetisi di antara kedua proses tersebut Aragao et al. 2008. Pada Tabel 14 dapat diamati bahwa nilai korelasi peningkatan kadar peroksida dengan dekomposisi asam lemak cenderung lebih rendah dibanding dengan korelasi dekomposisi peroksida dengan dekomposisi asam lemak. Hal ini disebabkan oleh proses pembentukan peroksida terjadi pada awal proses inisiasi, dan baru diikuti oleh proses dekomposisi asam lemak, dan proses dekomposisi peroksida terjadi setelah pembentukan peroksida dan akan terus terjadi selama proses oksidasi. Pada Tabel 13 dapat diamati bahwa peubah aT jumlah peroksida pada kondisi asymtotik pada suhu tertentu pada produk minyak bunga matahari, emulsi minyak bunga matahari jauh lebih tinggi dibanding aT pada NDRPO. Dengan tingginya nilai aT maka peroksida akan dapat terus terbentuk dalam jumlah yang lebih banyak, rendahnya nilai aT pada NDRPO disebabkan oleh keberadaan β-karotena pada NDRPO yang dapat menghambat pembentukan peroksida. Diketahui pula dari Tabel 14 bahwa korelasi peroksida saat pembentukan dengan konsentrasi β-karotena adalah -0.787. Tingginya nilai korelasi ini dapat disebabkan karena peroksida yang terbentuk akan menyerang β-karotena. Semakin tinggi nilai peroksida, semakin rendah konsentrasi β- karotena. Akan tetapi apabila dilihat pada nilai korelasi antara konsentrasi peroksida saat degradasi dengan konsentrasi β-karotena, dan asam lemak jenuh dan tidak jenuh yang cukup tinggi. Hal ini berarti semakin rendah konsentrasi peroksida, semakin rendah pula konsentrasi β-karotena dan asam lemak tersebut. Hal ini dapat disebabkan oleh degradasi peroksida melalui mekanisme yang telah dibahas sebelumnya memiliki kecepatan yang hampir sama dengan kecepatan degradasi β-karotena dan asam lemak tersebut. Pada Tabel 13 juga diketahui bahwa MSE Mean Square Error yang menggambarkan kesesuaian model dengan hasil analisa laboratorium, dengan skala 0 hingga tidak terbatas. Semakin rendah nilai MSE, maka semakin sesuai model tersebut. Pada model NDRPO didapati nilai MSE yang cukup rendah dibanding dengan MSE yang didapatkan Aragao et al. 2008. Dengan rendahnya nilai MSE ini maka metode pemodelan Aragao et al. 2008 dapat digunakan dengan baik untuk memprediksi perubahan nilai PV pada NDRPO pada suhu 60, 75, 90 o C. Tabel 13 Perbandingan karakter perubahan peroksida pada NDRPO dan produk minyak bunga matahari Lipida Suhu o C a T meq O 2 kg t cf jam k jam -1 t ce jam MSE Minyak bunga matahari 5 74.7 3624 2.92 x10 -4 13656 121.68 25 84.6 1008 2.08 x10 -4 1272 379.2 60 89.1 288 2.63 x10 -3 127.2 148.08 Emulsi minyak bunga matahari WO 5 171 7560 2.92 x10 -4 4536 909.6 25 161 2016 4.58 x10 -4 3312 164.4 60 81.9 91.2 3.38 x10 -3 57.6 616.8 NDRPO 60 11.42 58.16 6.09 x10 -3 840.11 0.2098 75 11.87 27.81 2.73 x10 -2 209.86 3.1797 90 9.00 15.17 3.19 x10 -2 151.71 2.1118 aT : Jumlah peroksida pada kondisi asymtotik pada suhu tertentu t cf : Waktu di mana dari peningkatan hipotetikal net tercapai k : Konstanta kecepatan reaksi t ce : Karakteristik proses degradasi MSE : Mean Square Error Aragao et al. 2008 Karakterisasi korelasi perubahan β-karotena dengan parameter oksidasi lainnya Pada Tabel 16 diketahui bahwa β-karotena dalam NDRPO memiliki niai Ea 5.56x10 4 , nilai ini lebih kecil dibanding penelitian Takahashi et al. 1999, bahwa dalam n- dekana β-karotena memiliki nilai Ea 1.38 x10 5 . Rendahnya nilai Ea pada degradasi β-karotena NDRPO menunjukkan bahwa reaksi lebih sensitif terhadap perubahan panas. Dengan tingginya tingkat sensitifitas reaksi terhadap panas maka kecepatan reaksinya cenderung lebih cepat. Hal serupa terjadi pada penelitian Takahashi et al . 2001, bahwa dalam asam oleat oksidasi β-karotena lebih cepat daripada di dalam n-dekana. Hal ini disebabkan oleh tingginya kandungan asam oleat maupun asam lemak tidak jenuh lainnya di dalam NDRPO. Keberadaan asam lemak tidak jenuh ini menyebabkan terjadinya kooksidasi, sehingga kecepatan oksidasi β-karotena akan semakin tinggi. 64 Tabel 14 Nilai korelasi antar parameter oksidasi selama penyimpanan SUHU JAM β-karoten FFA Peroksida Peroksida C8 C12 C14 C16 C18 C20 C22 C16:1 C18:1 C20:1 C18:2 C18:3 SUHU 1 JAM -.171 1 β-karoten -.466 -.605 1 FFA .606 .532 -.892 1 Peroksida -.302 .886 -.787 .194 1 Peroksida -.690 -.143 .901 -.881 1.000 1 C8 -.122 -.309 .346 -.348 .417 .532 1 C12 -.244 -.403 .466 -.469 -.063 .634 .911 1 C14 -.355 -.390 .475 -.510 .066 .660 .883 .978 1 C16 -.410 -.330 .501 -.510 -.021 .698 .896 .904 .904 1 C18 .888 -.256 -.433 .589 -.243 -.742 .134 .168 .061 -.017 1 C20 -.162 -.060 .193 -.161 .164 .023 .019 .008 .025 .010 -.273 1 C22 -.140 -.818 .666 -.690 -.308 .443 .434 .354 .357 .255 -.011 .306 1 C16:1 -.487 -.368 .521 -.632 .258 .691 .861 .927 .935 .972 -.193 .092 .379 1 C18:1 -.460 -.343 .859 -.770 -.556 .735 .679 .641 .755 .655 -.173 .046 .660 .632 1 C20:1 -.693 -.445 .770 -.844 .202 .893 .608 .642 .683 .750 -.514 .280 .806 .815 .866 1 C18:2 -.541 -.260 .699 -.705 .022 .566 .718 .879 .932 .700 -.397 .931 .653 .738 .971 .871 1 . C18:3 -.512 -.519 .727 -.735 -.065 .777 .822 .833 .866 .958 -.127 .167 .510 .931 .858 .881 .864 1 Catatan: Koefisien korelasi bervariasi antara -1 hinga 1, angka negatif menyatakan bahwa peningkatan parameter yang satu akan menurunkan parameter yang lain, sedangkan koefisien positif menyatakan bahwa peningkatan satu parameter akan meningkatkan parameter yang lain menyatakan korelasi signifikan pada tingkat kepercayaan 95 menyatakan korelasi signifikan pada tingkat kepercayaan 99 menyatakan pada saat pembentukan peroksida menyatakan saat dekomposisi peroksida 65 Tabel 15 Nilai korelasi antar konstanta kecepatan reaksi parameter oksidasi selama penyimpanan Suhu β-karotena FFA C8:0 C12:0 C14:0 C16:0 C16:1 C18:0 C18:1 C18:2 C18:3 C20:0 C20:1 C22:0 Suhu 1 β-karotena .979 1 FFA .999 .970 1 C8:0 .952 .994 .940 1 C12:0 .291 .090 .328 -.015 1 C14:0 .915 .815 .930 .749 .651 1 C16:0 .970 .900 .979 .849 .515 .986 1 C16:1 .843 .717 .864 .639 .759 .988 .949 1 C18:0 .846 .937 .825 .968 -.264 .560 .691 .427 1 C18:1 .883 .960 .864 .984 -.192 .619 .742 .493 .997 1 C18:2 .918 .979 .902 .995 -.113 .680 .793 .561 .988 .997 1 C18:3 .985 .999 .978 .990 .122 .833 .914 .739 .925 .950 .972 1 C20:0 .997 .992 .993 .974 .213 .880 .947 .797 .886 .918 .947 .996 1 C20:1 .891 .780 .908 .710 .693 .998 .975 .995 .512 .574 .638 .800 .852 1 C22:0 1.000 .976 1.000 .948 .305 .921 .973 .851 .838 .876 .912 .983 .995 .898 1 Catatan: Koefisien korelasi bervariasi antara -1 hinga 1, angka negatif menyatakan bahwa peningkatan parameter yang satu akan menurunkan parameter yang lain, sedangkan koefisien positif menyatakan bahwa peningkatan satu parameter akan meningkatkan parameter yang lain menyatakan korelasi signifikan pada tingkat kepercayaan 95 menyatakan korelasi signifikan pada tingkat kepercayaan 99 Tabel 16 Perbandingan karakteristik oksidasi β-karotena dalam berbagai kondisi Bahan [β-karotena] Ea J mol -1 β-karotena reagen grade dalam n-dekana 551 ppm 1.38 x10 5 β-karotena dalam NDRPO 336 ppm 5.56x10 4 Takahashi et al. 1999 Pada Gambar 14 diketa hui perubahan β-karotena mengikuti ordo 1, yang apabila diperhatikan periode β-karotena terbagi menjadi dua tahap, tahap pertama adalah saat degradasi β-karotena memiliki kecepatan tinggi yang ditandai dengan kemiringan grafik yang tinggi, kemudian setelah beberapa saat kecepatannya berkurang, yang ditandai melandainya kemiringan grafik. Kontribusi degradasi β- karotena dalam oksidasi NDRPO cukup besar, hal ini dapat dilihat pada Tabel 12 di mana β-karotena memiliki koefisien 0.921 pada PC1. Pada Tabel 15 didapati bahwa korelasi antara kecepatan degradasi β-karotena dan kecepatan degradasi asam lemak dengan rantai karbon 18 pada tingkat kejenuhan yang berbeda terlihat berbeda. Semakin tinggi tingkat ketidak jenuhan asam lemak, korelasinya semakin tinggi. Hal ini disebabkan oleh semakin banyak ikatan ganda yang ada dalam asam lemak, kecepatan oksidasinya pun akan semakin tinggi. Hal ini menyebabkan β-karotena yang ada dalam minyak akan semakin cepat teroksidasi. Tingginya nilai korelasi ini dijelaskan oleh Takahashi et al. 2001 bahwa kerusakan β-karotena disebabkan oleh oksidasi yang terjadi pada sistem. β- karotena merupakan quencher oksigen aktif dan antioksidan. Meskipun begitu β- karotena sangat mudah teroksidasi oleh udara dan kehilangan aktivitas biologisny a. β-karotena pada umumnya larut dalam lemak saat digunakan sebagai bahan tambahan makanan. Lemak ini juga mudah teroksidasi, sehingga oksidasi β-karotena dalam suatu sistem terjadi melalui sebuah mekanisme kooksidasi komplek bersama dengan oksidasi lemak. Pada penelitian-penelitian terdahulu diketahui bahwa asam lemak seperti asam oleat teroksidasi melalui mekanisme autokatalis radikal bebas yang mirip dengan oksidasi β-karotena. Radikal peroksil yang memiliki tingkat reaktivitas yang tinggi cenderung bere aksi dengan β- karotena dibanding dengan asam lemak. Proses ini disebabkan oleh struktur polyene dari β-karotena. L• yang dihasilkan oleh reaksi inisiasi pada oksidasi lemak tidak jenuh bereaksi dengan oksigen dengan kecepatan tinggi dan membentuk radikal peroksil LO 2 •. LO 2 • yang dihasilkan cenderung bereaksi dengan β-karotena Takahashi et al. 2001. Karakterisasi perubahan asam lemak bebas selama oksidasi Pada Tabel 17 didapati bahwa pada RBDPOlein yang digunakan untuk menggoreng keripik kentang pada suhu antara 168 hingga 180 o C memiliki konstanta kecepatan reaksi k 1.07 x 10 -2 jam -1 , sedangkan pada suhu 90 o C NDRPO memiliki nilai k 2.49 x 10 -4 jam -1 , tingginya nilai k pada palm olein penelitian du Plessis dan Meredith 1999 tersebut disebabkan tingginya suhu operasi yang digunakan, keberadaan keripik kentang dan air yang ada dalam kentang juga mengubah karakteristik perubahan FFA pada minyak. Tabel 17 Perbandingan karakteristik perubahan konsentrasi FFA pada RBDPOlein dan NDRPO Lipida Suhu o C K jam -1 RBDPOlein untuk penggorengan keripik kentang 168-180 1.07 x 10 -2 NDRPO 90 2.49 10 -4 75 1.69 10 -4 60 7.72 10 -5 K : Konstanta kecepatan reaksi du Plessis dan Meredith 1999 Pengaruh peningkatan kadar asam lemak bebas pada oksidasi NDRPO cukup tinggi. Hal ini dilihat dari nilai koefisien FFA pada analisa PCA yang disampaikan pada Tabel 12. Pada Tabel 12 disebutkan bahwa nilai koefisien FFA pada PC1 adalah 0.800. Tingginya pengaruh FFA dalam oksidasi NDRPO disebabkan oleh proses terbentuknya yang terjadi pada awal oksidasi dan prosesnya dipengaruhi oleh keberadaan air dan suhu. Pada data karakteristik diketahui bahwa kadar air dan bahan mudah menguap tidak dapat terdeteksi, akan tetapi proses hidrolisis trigliserida menjadi asam lemak bebas tetap berjalan hal ini dapat disebabkan oleh keberadaan air terikat yang sukar dideteksi oleh metode analisa kadar air konvensional Whitaker 2001. Nawar 1998 menambahkan bahwa hidrolisis tersebut dapat dikatalisasi oleh keberadaan asam, basa, panas, kelembaban, atau enzim lipolitik. Keberadaan asam lemak bebas dalam jumlah besar dapat memicu migrasi logam dari peralatan produksi atau tangki penyimpanan, sehingga dapat meningkatkan kecepatan oksidasi. Pada data korelasi pada Tabel 15 dapat diamati perubahan nilai korelasi kecepatan pembentukan asam lemak bebas. Semakin tinggi tingkat ketidak jenuhan asam lemak C18, kecepatan pembentukan asam lemak bebas semakin tinggi. Hal ini dapat disebabkan oleh semakin cepatnya terjadinya reaksi hidrolisis pada trigliserida yang ada pada lemak. Naiknya kecepatan pembentukan kadar asam lemak bebas terlihat memiliki korelasi 0.999 dengan peningkatan suhu. Hal ini menunjukkan bahwa suhu penyimpanan merupakan faktor yang sangat menentukan dalam pembentukan asam lemak bebas. Karakterisasi korelasi degradasi asam lemak selama oksidasi dengan parameter oksidasi lainnya Pada data komposisi asam lemak didapati bahwa pada NDRPO terdapat asam lemak jenuh, asam lemak tidak jenuh, asam lemak tidak jenuh tunggal, asam lemak tidak jenuh ganda dan asam lemak tidak jenuh banyak. Pada Tabel 9 diketahui bahwa nilai Ea asam lemak C18 pada tingkat ketidak jenuhan yang lebih tinggi akan memiliki nilai Ea yang lebih rendah. Hal ini berarti semakin banyak ikatan rangkap yang ada kecepatan reaksinya akan semakin tinggi. Seperti yang telah disebutkan sebelumnya oleh Gordon 2004 bahwa pada suhu yang sama perbedaan kecepatan oksidasi tiap tingkat kejenuhan asam lemak akan mempengaruhi kecepatan reaksi secara signifikan. Pada tingkat suhu yang berbeda perbedaan mencolok ini akan minimal. Hal ini disebabkan bahwa peningkatan kecepatan oksidasi lebih dipengaruhi oleh peningkatan suhu dibanding dengan perbedaan kejenuhan Kamal-Eldin 2006. Hasil analisa PCA pada Tabel 12 didapati bahwa pengaruh tiap-tiap asam lemak yang ada dalam NDRPO dikelompokkan menjadi 2 yaitu yang memiliki koefisien tinggi pada PC1 kontribusi 82.41 yaitu C8:0, C18:0, C18:1 cis, C18:2, C18:3, C20:0, C22:0, kemudian yang memiliki pengaruh tinggi pada PC2 kontribusi 17.59 yaitu C12:0, C14:0, C16:0, C16:1, C20:1. Pada data ini dapat diketahui bahwa hampir semua asam lemak tidak jenuh memiliki pengaruh tinggi pada oksidasi NDRPO. Hal ini dikarenakan dalam reaksi oksidasi asam lemak terurai menjadi produk oksidasi yang oleh Takahashi et al. 2000 dijelaskan bahwa oksidasi asam lemak tidak jenuh pada khususnya asam oleat termasuk mekanisme reaksi berantai autokatalitik radikal bebas. Reaksi tersebut mirip dengan mekanisme oksidasi hidrokarbon. Hidroperoksida yang dihasilkan selama proses oksidasi diketahui terdekomposisi menjadi radikal bebas yang akan berperan dalam reaksi inisiasi. Sehingga kecepatan inisiasi sebanding dengan jumlah peroksida yang diproduksi oleh oksidasi. LO• sebagai hasil oksidasi LH asam lemak tidak jenuh dapat bereaksi kembali dengan LH membentuk alkohol LOH. Produk sekunder seperti alkohol tersebut dapat teroksidasi menjadi keton atau asam karboksilat. Pada Tabel 9 diketaahui bahwa semua Ea yang diperoleh Litwinieko et al. 1999 dan Litwinieko 2001 lebih rendah daripada Ea yang dimiliki oleh NDRPO. Rendahnya nilai Ea tersebut menyebabkan asam lemak lebih mudah teroksidasi. Perbedaan ini disebabkan oleh perbedaan sistem yang digunakan. Litwinieko et al. 1999 dan Litwinieko 2001 menggunakan sistem tunggal, di mana pada sistem hanya terdapat asam lemak yang bersangkutan saja. Berbeda dengan NDRPO yang memiliki beragam komposisi, keberadaan antioksidan seperti β-karotena dalam NDRPO dapat menghambat proses oksidasi asam lemak. Hal ini menyebabkan Ea asam lemak yang bersangkutan akan lebih tinggi dibanding pada sistem tunggal. Dengan tingginya Ea asam lemak pada sistem NDRPO maka energi yang dibutuhkan untuk mengoksidasi asam lemak akan semakin tinggi. KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan NDRPO yang digunakan dalam penelitian ini adalah CPO yang telah mengalami deasidifikasi secara kimia, dan telah dilakukan deodorisasi. Hasil uji karakteristik NDRPO menunjukkan beberapa parameter sudah mengalami penurunan kualitas terutama kadar asam lemak bebas 0.16±0.01 dan bilangan peroksida 6.51±0.01 meq1000g. Kadar β-karotena dalam NRPO masih cukup tinggi, mencapai 336.34±3.20 ppm. Parameter yang memberi pengaruh besar dalam proses oksidasi NDRPO adalah β-karotena, FFA, C8:0, C18:0, C18:1 cis, C18:2, C18:3, C20:0, C22:0 Didapatkan model perubahan bilangan peroksida dalam NDRPO yang memiliki nilai MSE lebih rendah apabila dibandingkan dengan model yang sudah ada sebelumnya. β-karotena dalam NDRPO terdegradasi mengikuti ordo 1 dengan Ea=5.56 10 4 Jmol pada persamaan yang memiliki R 2 0.999986. Peningkatan kadar asam lemak bebas dalam NDRPO mengikuti ordo nol, dengan Ea=3.95 10 4 Jmol pada persamaan yang memiliki R 2 0.9722. Degradasi asam lemak dalam NDRPO mengikuti ordo 1, dengan persamaan yang memiliki R 2 di atas 0.7 C8:0 memiliki Ea 70494, C12:0 memiliki Ea 538992.5, C14:0 memiliki Ea 116667, C16:0 memiliki Ea 244282, C16:1 memiliki Ea 38493, C18:0 memiliki Ea 163269, C18:1 cis memiliki Ea 90426, C18:2 memiliki Ea 82808, C18:3 memiliki Ea 44432, C20:0 memiliki Ea 105776, C20:1, 31472, C22:0 memiliki Ea 33352. Dengan asumsi kadar β-karotena awal adalah 500 ppm dan batas akhir adalah 370.1 ppm dengan kondisi penyimpanan 30 o C, dengan rumus Arrhenius dapat diketahui konstanta kecepatan reaksi sebesar 5.22 10 -5 kemudian dengan rumus penurunan mutu ordo 1 dapat diketahui lama penyimpanan yaitu 5764 jam atau setara dengan 8 bulan. Saran 1. Analisis oksigen terlarut diperlukan untuk mengetahui penggunaan oksigen selama oksidasi

2. Analisis dilakukan secara online, sehingga seluruh perubahan karakteristik