Optimasi Pemurnian Minyak Ikan Lemuru (Sardinella Sp.)
i
OPTIMASI PEMURNIAN MINYAK IKAN LEMURU
(Sardinella sp.) HASIL NETRALISASI MENGGUNAKAN
METODE PERMUKAAN RESPON
IZDIHAR NURNAFISAH
DEPARTEMEN TEKNOLOGI HASIL PERAIRAN
FAKULTAS PERIKANAN DAN ILMU KELAUTAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2016
ii
iii
PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN SUMBER INFORMASI
Dengan ini saya menyatakan bahwa Skripsi berjudul Optimasi Pemurnian
Minyak Ikan Lemuru (Sardinella sp.) Hasil Netralisasi Menggunakan Metode
Permukaan Respon adalah benar karya sendiri, dengan arahan dari komisi dosen
pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apapun kepada perguruan tinggi
manapun. Semua sumber data dan informasi yang berasal atau dikutip dari karya
yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam
teks dan dicantumkan dalam daftar pustaka di bagian akhir skripsi ini.
Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada
Institut Pertanian Bogor.
Bogor, Januari 2016
Izdihar Nurnafisah
C34110015
*Pelimpahan hak cipta atas karya tulis dari penelitian kerja sama dengan pihak
luar IPB harus didasarkan pada perjanjian kerja sama yang terkait
iv
v
ABSTRAK
IZDIHAR NURNAFISAH. Optimasi Pemurnian Minyak Ikan Lemuru
(Sardinella sp.) Hasil Netralisasi Menggunakan Metode Permukaan Respon.
Dibimbing oleh SUGENG HERI SUSENO dan AGOES MARDIONO JACOEB.
Pemanfaatan minyak ikan hasil samping penepungan masih sangat terbatas yaitu
untuk pakan dan belum dimanfaatkan untuk pangan, sehingga perlu dilakukan
pemurnian. Pemurnian minyak ikan yang digunakan yaitu proses adsorpsi dengan
adsorben Miracle Filter Powder (MFP). Tujuan penelitian ini adalah menentukan
titik optimal faktor-faktor yang mempengaruhi pemurnian minyak ikan yaitu
konsentrasi adsorben, waktu adsorpsi, dan suhu adsorpsi dengan menggunakan
metode permukaan respon. Rancangan yang digunakan adalah rancangan
komposit pusat yang terdiri dari tiga faktor yaitu konsentrasi adsorben, suhu dan
waktu adsorpsi dengan tiga respon yaitu bilangan peroksida, asam lemak bebas
dan bilangan asam. Hasil analisis menunjukkan bahwa model untuk respon
bilangan peroksida, asam lemak bebas dan bilangan asam adalah model kuadratik.
Hasil optimasi menunjukkan kondisi optimum berada pada konsentrasi adsorben
3%, suhu adsorpsi 50 ℃, dan waktu kontak 15 menit. Kondisi optimum
menghasilkan penurunan bilangan peroksida sebesar 21,68%, asam lemak bebas
sebesar 30,71% dan bilangan asam sebesar 30,71%.
Kata kunci : adsorben, minyak, lemuru, optimasi, pemurnian
ABSTRACT
IZDIHAR NURNAFISAH. Purification Optimization of Semi-refined Lemuru
(Sardinella sp.) Oil with Response Surface Method. Supervised by SUGENG
HERI SUSENO dan AGOES M JACOEB.
Utilization of fish oil fishmeal byproducts is still limited for feed which has not
been for food, so purification is needed. Fish oil purification technique used is the
process of adsorption with adsorbent Miracle Filter Powder (MFP). The purpose
of this research was to optimize the operational conditions of the bleaching
process for sardine oil that is adsorbent concentration, temperature and time
adsorption using respond surface method. The draft design use central composite
design with three variables, adsorbent concentration, temperature and three
responses, there are peroxide value, free fatty acid, and acid value. The analysis
showed that the model response recommended for peroxide value, free fatty acids
and acid value was quadratic model. Optimization results obtained optimum
conditions were at a concentration of 3% adsorbent, adsorption temperature of
50 ℃, and a contact time of 15 minutes. The results of optimum conditions were
peroxide value decreased of 21.68%, free fatty acids 30.71% and acid value
30.71%.
Keywords: adsorbent, oil, optimization, purification, sardine
vi
vii
© Hak Cipta Milik IPB, Tahun 2016
Hak Cipta Dilindungi Undang-Undang
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan atau
menyebutkan sumbernya. Pengutipan hanya untuk kepentingan pendidikan,
penelitian, penulisan karya ilmiah, penyusunan laporan, penulisan kritik, atau
tinjauan suatu masalah; dan pengutipan tersebut tidak merugikan kepentingan IPB
Dilarang mengumumkan dan memperbanyak sebagian atau seluruh karya tulis ini
dalam bentuk apa pun tanpa izin IPB
viii
ix
OPTIMASI PEMURNIAN MINYAK IKAN LEMURU
(Sardinella sp.) HASIL NETRALISASI MENGGUNAKAN
METODE PERMUKAAN RESPON
IZDIHAR NURNAFISAH
Skripsi
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Sarjana Perikanan pada
Departemen Teknologi Hasil Perairan
DEPARTEMEN TEKNOLOGI HASIL PERAIRAN
FAKULTAS PERIKANAN DAN ILMU KELAUTAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2016
x
xii
xiii
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT yang telah
memberikan rahmat serta hidayah-Nya, sehingga penyusunan skripsi yang
berjudul “Optimasi Pemurnian Minyak Ikan Lemuru (Sardinella sp.) Hasil
Netralisasi Menggunakan Metode Permukaan Respon” ini dapat diselesaikan.
Skripsi disusun dalam rangka memenuhi salah satu syarat untuk menyelesaikan
studi di Departemen Teknologi Hasil Perairan, Fakultas Perikanan dan Ilmu
Kelautan, Institut Pertanian Bogor.
Pada kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih kepada semua
pihak yang telah membantu dalam penulisan dan penyusunan skripsi ini, terutama
kepada:
1 Dr Sugeng Heri Suseno SPi Msi dan Dr Ir Agoes Mardiono Jacoeb Dipl-Biol
selaku dosen pembimbing, atas segala bimbingan, motivasi dan pengarahan
yang telah diberikan kepada penulis selama penelitian.
2 Dra Ella Salamah selaku dosen penguji atas segala saran, bimbingan, arahan,
motivasi, dan ilmu yang diberikan kepada penulis.
3 Prof Dr Ir Joko Santoso MSi selaku Ketua Departemen Tekonolgi Hasil
Perairan.
4 Dr Ir Iriani Setyaningsih MS selaku Ketua Komisi Pendidikan Departemen
Teknologi Hasil Perairan.
5 Seluruh dosen dan staff Departemen Teknologi Hasil Perairan, terimakasih atas
bimbingan, arahan, kerja sama, dan ilmu pengetahuan yang diberikan.
6 Kedua orang tua (Mat Kawari dan Siti Chasanah), kakak (Hanifah
Nurhafizhoh), dan adik (Wafiqah Nurlatifah) yang telah mendukung,
mendoakan, memotivasi, dan memfasilitasi penulis dalam menjalankan
penelitian.
7 Fish Oil Squad (Nadia Fitriana, Nilam Puspa Ruspatti, Ratna Wulandari, Mina
Marlina, Hamasyah Hamzah Mumtaza) selaku teman seperjuangan atas
kerjasama, kebersamaan, dan bantuannya selama penelitian.
8 Keluarga Bonsai (Nadia, Diah, dan Hanum) yang telah memberikan semangat,
bantuan dan do’a, serta kebersamaan dalam suka dan duka.
9 Seluruh keluarga besar mahasiswa THP 48 yang telah banyak membantu,
memberikan dukungan, saran, dan semangat kepada penulis.
Penulis menyadari bahwa masih banyak kekurangan dalam penulisan skripsi
ini, sehingga penulis mengharapkan kritik dan saran yang membangun. Semoga
tulisan ini bermanfaat bagi pihak-pihak yang membaca dan mebutuhkan.
Bogor, Januari 2016
Izdihar Nurnafisah
xiv
xv
DAFTAR ISI
DAFTAR TABEL ..........................................................................................
DAFTAR GAMBAR ......................................................................................
DAFTAR LAMPIRAN ...................................................................................
PENDAHULUAN ..........................................................................................
Latar Belakang ...........................................................................................
Perumusan Masalah ....................................................................................
Tujuan Penelitian .......................................................................................
Manfaat Penelitian......................................................................................
Ruang Lingkup Penelitian ..........................................................................
METODE PENELITIAN ................................................................................
Waktu dan Tempat .....................................................................................
Bahan .........................................................................................................
Alat ............................................................................................................
Prosedur Penelitian .....................................................................................
Prosedur Analisis .......................................................................................
Analisis Bilangan Asam dan Asam Lemak Bebas ..................................
Analisis Bilangan Peroksida...................................................................
Analisis Asam Lemak ............................................................................
Rancangan Percobaan dan Analisis Data ....................................................
HASIL DAN PEMBAHASAN .......................................................................
Karakteristik Minyak Ikan sebelum Pemurnian ..........................................
Penentuan Konsentrasi Adsorben ...............................................................
Penentuan Suhu Adsorpsi ...........................................................................
Penentuan Waktu Adsorpsi.........................................................................
Analisis Kombinasi Faktor dan Optimasi Respon Permukaan .....................
Analisis Kombinasi Faktor terhadap Respon Bilangan Peroksida ...........
Analisis Kombinasi Faktor terhadap Respon Asam Lemak Bebas ..........
Analisis Kombinasi Faktor terhadap Respon Bilangan Asam .................
Optimasi dan Validasi Kondisi Optimum ...................................................
Profil Asam Lemak Minyak Ikan Hasil Pemurnian pada Kondisi Optimum
KESIMPULAN DAN SARAN .......................................................................
Kesimpulan ................................................................................................
Saran ..........................................................................................................
DAFTAR PUSTAKA .....................................................................................
LAMPIRAN ...................................................................................................
RIWAYAT HIDUP ........................................................................................
xvi
xvi
xvi
1
1
2
2
2
2
2
2
3
3
3
5
5
5
5
6
8
8
10
13
15
17
17
19
21
23
25
26
26
27
27
31
44
xvi
DAFTAR TABEL
1
2
3
4
5
6
7
Rancangan komposit pusat .......................................................................
Histori karakteristik minyak ikan sebelum pemurnian ..............................
Profil asam lemak minyak ikan hasil netralisasi ...........................................
Uraian variabel faktor dan respon yang akan dioptimasi ...........................
Perbandingan nilai respon prediksi solusi optimasi dengan nilai aktual .....
Persentasi reduksi parameter kualitas minyak ikan sebelum pemurnian ....
Profil asam lemak minyak ikan hasil pemurnian pada kondisi optimum ........
8
9
10
23
24
25
26
DAFTAR GAMBAR
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
Diagram alir prosedur penelitian pemurnian minyak ikan .........................
Bilangan peroksida minyak ikan perlakuan konsentrasi adsorben .............
Kadar asam lemak bebas minyak ikan perlakuan konsentrasi adsorben .....
Bilangan asam minyak ikan perlakuan konsentrasi adsorben .....................
Bilangan peroksida minyak ikan perlakuan suhu adsorpsi ........................
Kadar asam lemak bebas minyak ikan perlakuan suhu adsorpsi ................
Bilangan asam minyak ikan perlakuan suhu adsorpsi.................................
Bilangan peroksida minyak ikan perlakuan waktu adsorpsi ......................
Kadar asam lemak bebas minyak ikan perlakuan waktu adsorpsi ..............
Bilangan asam minyak ikan perlakuan waktu adsorpsi ..............................
Grafik kontur pengaruh suhu adsorpsi dan waktu adsorpsi terhadap
respon bilangaan peroksida ......................................................................
Grafik 3 dimensi pengaruh suhu adsorpsi dan waktu adsorpsi terhadap
respon bilangaan peroksida.......................................................................
Grafik kontur pengaruh konsentrasi adsorben dan suhu adsorpsi terhadap
respon kadar asam lemak bebas ................................................................
Grafik 3 dimensi pengaruh konsentrasi adsorben dan suhu adsorpsi
terhadap respon kadar asam lemak bebas..................................................
Grafik kontur pengaruh konsentrasi adsorben dan suhu adsorpsi terhadap
respon Bilangan asam. ..............................................................................
Grafik 3 dimensi pengaruh konsentrasi adsorben dan suhu adsorpsi
terhadap respon kadar asam lemak bebas..................................................
Grafik overlay plot ....................................................................................
4
11
12
12
13
14
14
15
16
16
18
19
20
21
22
23
24
xvii
DAFTAR LAMPIRAN
1
2
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
Diagram alir penentuan konsetrasi, suhu, dan waktu terbaik .....................
Level variabel dan rancangan percobaan orde II untuk k=3 ......................
Kromatogram fatty acid methyl esters ......................................................
Uji normalitas perlakuan konsentrasi adsorben .........................................
Uji ANOVA perlakuan konsentrasi adsorben ...........................................
Uji normalitas perlakuan suhu adsorpsi ....................................................
Uji ANOVA perlakuan suhu adsorpsi ......................................................
Uji normalitas perlakuan waktu adsorpsi ..................................................
Uji ANOVA perlakuan waktu adsorpsi ....................................................
Hasil analisis ANOVA respon bilangan peroksida ....................................
Hasil analisis ANOVA respon asam lemak bebas .....................................
Hasil analisis ANOVA respon bilangan asam ...........................................
Hasil desain matriks percobaan dan hasil respon .........................................
33
34
35
36
37
38
39
40
40
42
42
43
43
xviii
1
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Ikan Lemuru termasuk ikan berlemak tinggi (Utami 2010). Selama ini
ikan lemuru dimanfaatkan sebagai bahan baku dalam pengalengan dan pembuatan
tepung ikan. Proses penepungan dan pengalengan ikan menghasilkan hasil
samping berupa minyak. Direktorat Jendral Perikanan Budidaya (2015)
menyatakan bahwa produksi tepung ikan lokal pada tahun 2014 sebesar
47.215 ton. Estiasih (2010) menyatakan bahwa proses pembuatan tepung ikan
menghasilkan limbah minyak sebesar 5%.
Pemanfaatan minyak ikan hasil samping penepungan masih sangat terbatas
yaitu untuk pakan dan belum dimanfaatkan untuk pangan, karena kualitasnya
yang rendah. Hal ini disebabkan oleh bahan baku minyak ikan hasil penepungan
yang berasal dari ikan afkir (ikan dengan mutu rendah) atau dari bagian kepala,
ekor, dan isi perut ikan yang dibuang dari industri pengalengan. Estiasih (2009)
menyatakan bahwa ikan yang bermutu rendah telah mengalami kerusakan lemak
sehingga asam lemak bebas meningkat. Ahmadi & Mushollaeni (2007)
menyatakan bahwa minyak ikan hasil samping penepungan memiliki warna yang
gelap, bilangan peroksida yang tinggi, serta kadar asam lemak bebas yang tinggi,
padahal hasil penelitian Estiasih & Ahmadi (2004) menyatakan bahwa minyak
ikan hasil samping penepungan mengandung asam lemak �3 dalam jumlah tinggi
dan dapat digunakan sebagai sumber asam lemak �3.
Beberapa penelitian menunjukkan bahwa kandungan asam lemak �3 dari
minyak ikan hasil samping pengolahan lemuru masih tinggi yaitu 29,09%
(Suseno et al. 2011), 28,28% (Izaki 2013), 26,02% (Raudoh 2014), dan 20,41%
(Sholihah 2014). Asam lemak �3 bermanfaat untuk kesehatan diantaranya
mencegah penyumbatan pembuluh darah, hipertensi, kanker, arthritis, jantung
koroner, inflamasi, efek hypotrigliceridemic dan diabetes. Asam lemak �3 juga
sangat penting untuk membantu fungsi kerja otak, terutama untuk proses
pertumbuhan dan perkembangan otak (Hashimoto et al. 2005). Oleh karena itu,
agar dapat dimanfaatkan secara optimal, minyak ikan tersebut perlu dimurnikan.
Pemurnian minyak ikan dapat menghilangkan komponen pengotor dan
komponen non-triasilgliserol sehingga dapat meningkatkan daya terima dan daya
simpan minyak ikan (Sathivel & Prinyawiwatkul 2004). Salah satu teknik
pemurnian minyak ikan yaitu proses adsorpsi dengan adsorben. Adsorben dapat
mengadsorpsi komponen pengotor, pigmen, dan asam lemak bebas pada minyak
ikan. Adsorben yang digunakan adalah Miracle Filter Powder (MFP) yang
mengandung magnesium silikat. Maskan dan Bagaci (2003) menyatakan bahwa
magnesium silikat mempunyai luas permukaan aktif yang besar dan memberikan
sifat basa pada minyak sehingga memiliki kemampuan yang baik dalam menyerap
asam dan senyawa polar.
Adsorpsi dipengaruhi oleh beberapa faktor, yaitu konsentrasi adsorben,
waktu adsorpsi dan suhu, sehingga diperlukan penentuan titik optimum dari
faktor-faktor tersebut agar diperoleh minyak ikan yang berkualitas pangan.
Penggunaan metode yang tepat dapat menentukan titik-titik optimal setiap faktor
dengan jumlah perlakuan dan waktu yang lebih singkat.
2
Metode permukaan merupakan suatu metode yang memungkinkan peneliti
untuk mendapatkan penjelasan yang menyeluruh, mulai dari desain penelitian,
pengolahan data, dan solusi optimasi. Metode permukaan respon menggabungkan
teknik matematika dengan teknik statistika yang digunakan untuk membuat serta
menganalisa respon yang dipengaruhi oleh faktor-faktor yang ada, sehingga
metode ini menjadi pilihan karena mampu mengoptimalkan respon tersebut.
Suseno et al. (2014) menggunakan metode permukaan respon pada optimasi
pemurnian minyak ikan lemuru. Namal & Sahidi (2002) menyatakan bahwa
metode ini telah berhasil diaplikasikan diberbagai riset optimasi proses.
Perumusan Masalah
Produksi minyak ikan yang berasal dari hasil samping penepungan ikan
masih memiliki kualitas yang rendah sehingga pemanfaatannya masih terbatas
untuk pakan. Salah satu teknik pemurnian yaitu dengan proses adsorpsi
menggunakan adsorben. Adsorpsi dipengaruhi oleh beberapa faktor, yaitu
konsentrasi adsorben, waktu adsorpsi dan suhu, sehingga diperlukan penentuan
titik optimum dari faktor-faktor tersebut.
Tujuan Penelitian
Menentukan titik optimal faktor-faktor yang mempengaruhi pemurnian
minyak ikan menggunakan MFP yaitu konsentrasi adsorben, waktu adsorpsi, dan
suhu dengan menggunakan metode permukaan respon.
Manfaat Penelitian
Penelitian ini diharapkan dapat memberikan informasi mengenai titik
optimal pemurnian minyak ikan lemuru (Sardinella sp.) hasil samping
penepungan menggunakan MFP, yang bermanfaat bagi industri pengolahan
minyak ikan.
Ruang Lingkup Penelitian
Ruang lingkup penelitian ini adalah karakteristik awal minyak ikan,
pemurnian dengan adsorben, penentuan titik optimal dengan metode permukaan
respon, analisis asam lemak bebas, analisis bilangan asam, analisis bilangan
peroksida, serta analisis profil asam lemak.
3
METODE PENELITIAN
Waktu dan Tempat
Penelitian ini dilaksanakan pada bulan Januari-Juli 2015. Tempat
pelaksanaan penelitian di Institut Pertanian Bogor yang meliputi Laboratorium
Terpadu Fakultas Perikanan dan Ilmu Kelautan, Laboratorium Bioteknologi Hasil
Perairan II, Departemen Teknologi Hasil Perairan, Fakultas Perikanan dan Ilmu
Kelautan serta Laboratorium Kimia Terpadu, Sekolah Pascasarjana.
Bahan
Bahan utama yang digunakan pada penelitian ini adalah minyak ikan hasil
netralisasi lemuru (Sardinella sp.) yang diperoleh dari industri penepungan PT.
Hosana Buana Tunggal, Jembrana, Provinsi Bali dan adsorben Miracle Filter
Powder. Bahan pendukung yang digunakan untuk karakterisasi dan analisis
kualitas minyak ikan, antara lain: etanol 96%, indikator fenolftalein (PP), kalium
hidroksida (KOH) 0,1 N, kloroform (CHCl3), asam asetat (CH3COOH), larutan
potasium iodida (KI) jenuh, akuades, indikator pati 1%, sodium tiosulfat
(Na2S203) 0,1 N, n-heksan dan bahan-bahan yang digunakan untuk analisis profil
asam lemak menggunakan gas chromatography yaitu standar Supelco™37
Component Fatty Acid Methyl Esters (FAME) Mix, sodium hidroksida (NaOH)
0,5 N dalam methanol, boron triflorida (BF3), sodium klorida (NaCl) jenuh,
n-heksana, dan sodium sulfat (Na2S04) anhidrat.
Alat
Alat yang digunakan untuk proses pemurnian minyak ikan yaitu gelas
erlenmeyer Herma, magnetic stirrer (Corning PC-4200, 60-1150 rpm, 230 V)
magnetic stirring bar, water bath, timbangan digital (Chq, 0,01 g), buret titrasi
Pyrex, spektrofotometer UV-Vis (Spektronik UV Vis IR-U-2500), perangkat
kromatografi gas (Shimadzu Model GC 2010 Plus dalam kolom 19 cyanopropil
methyl sil (capilary column), dimensi kolom p = 60 m, ∅ = 0,25 mm, 0,25 �m film
thickness). Rancangan percobaan dan analisis data menggunakan SPSS 22.0 (IBM
Corp.) dan Design Expert 7.0.0 (State-Ease Inc.)
Prosedur Penelitian
Metode penelitian dilakukan dengan tiga tahap, yaitu karakteristik awal
minyak ikan hasil netralisasi, penelitian pendahuluan dan penelitian utama.
Karakteristik awal minyak ikan hasil netralisasi, meliputi profil asam lemak, kadar
asam lemak bebas, bilangan asam, dan bilangan peroksida.
Penelitian pendahuluan dilakukan untuk mengetahui konsentrasi adsorben,
suhu dan waktu adsorpsi terbaik. Penentuan konsentrasi adsorben dilakukan
4
dengan menimbang sebanyak 15 gram minyak ikan, kemudian penambahan
adsorben dengan konsentrasi sebesar 1%, 2%, 3%, 4% dan 5% dari berat minyak
ikan. Reaksi adsorpsi dilakukan dengan pengadukan konstan menggunakan
magnetic stirrer dengan suhu ruang (28 ℃) selama 20 menit, kemudian
diendapkan untuk memisahkan adsorben dari minyak dan dilakukan analisis kadar
asam lemak bebas, nilai asam dan bilangan peroksida.
Penentuan suhu terbaik dengan menimbang sebanyak 15 gram minyak
ikan hasil samping penepungan lemuru, kemudian penambahan adsorben dengan
konsentrasi terbaik. Reaksi adsorpsi dilakukan dengan pengadukan konstan
menggunakan magnetic stirrer dengan perlakuan suhu yaitu suhu ruang (28 ℃),
50, 70, 90 ℃ (Suseno et al 2011) selama 20 menit, kemudian dilakukan seperti
penentuan konsentrasi.
Penentuan waktu terbaik dengan menimbang sebanyak 15 gram minyak
ikan hasil samping penepungan lemuru, kemudian penambahan adsorben dengan
konsentrasi terbaik. Reaksi adsorpsi dilakukan dengan pengadukan konstan
menggunakan magnetic stirrer dengan suhu terbaik selama 5, 10, 15 dan 20 menit
(Suseno et al 2012), kemudian dilakukan seperti penentuan konsentrasi.
Penelitian utama berupa penentuan titik-titik optimum pada setiap faktor
yang mempengaruhi pemurnian minyak ikan dengan adsorben yaitu konsentrasi
adsorben, waktu adsorpsi, dan suhu. Diagram alir prosedur pemurnian minyak
ikan dapat dilihat pada Gambar 1.
Minyak ikan hasil netralisasi
Penetuan konsentrasi adsorben, suhu adsorpsi dan
waktu adsorpsi terbaik (Lampiran 1)
Rancangan kombinasi dan respon
Karakteristik
awal : uji profil
asam lemak,
kadar asam
lemak bebas,
bilangan asam,
dan bilangan
peroksida
Analisis kombinasi faktor dan optimasi respon
permukaan
Validasi kondisi optimum
Data hasil optimum
Minyak ikan hasil optimasi
Uji profil
asam lemak
Gambar 1 Diagram alir prosedur penelitian optimasi pemurnian minyak ikan
5
Prosedur Analisis
Analisis bilangan asam dan asam lemak bebas (AOCS 1998)
Sebanyak 2,5 gram minyak ikan dalam erlenmeyer 250 mL ditambah
25 mL etanol 96% netral, minyak dipanaskan dalam penangas air selama
10 menit, kemudian campuran tersebut ditetesi indikator fenolftalein (PP)
sebanyak 2 mL. Setelah itu campuran tersebut dikocok dan dititrasi dengan KOH
0,1 N hingga timbul warna merah muda yang tidak hilang dalam 30 detik.
Persentase asam lemak bebas dan bilangan asam dapat dihitung berdasarkan
persamaan berikut:
Kadar asam lemak bebas (%) =
Bilangan asam (mgKOH/g) =
A ×N ×M
10 G
A ×N ×56,1
G
Keterangan:
A
N
G
M
56,1
= Jumlah titrasi KOH (mL)
= Normalitas KOH
= Bobot contoh (g)
= Bobot molekul asam palmitat (256,4 g/mol)
= Bobot molekul KOH
Analisis bilangan peroksida (AOAC 2005, No. Metode 965.33b)
Analisis bilangan peroksida dilakukan dengan menimbang 2,5 gram
contoh dalam Erlenmeyer 250 mL kemudian ditambah 30 mL larutan asam asetat
glasial dan kloroform (3:2). Sebanyak 0,5 mL larutan KI jenuh ditambahkan ke
dalam campuran, kemudian ditambahkan 30 mL aquades dan 0,5 mL indikator
pati 1%. Warna campuran sebelum dititrasi adalah biru kehitaman, lalu campuran
tersebut dititrasi dengan Na2S2O3 0,1 N hingga larutan menjadi kuning. Blanko
dengan akuades sebagai pengganti contoh dibuat. Penentuan bilangan peroksida
ditentukan dengan persamaan berikut:
Bilangan peroksida (meq/kg) =
S -B ×N ×1000
G
Keterangan :
S
B
N
G
= Volume titrasi Na2S2O3 untuk contoh (mL)
= Volume titrasi Na2S2O3 untuk blanko (mL)
= Normalitas untuk Na2S2O3
= Bobot contoh (g)
Analisis profil asam lemak (AOAC 1984, No. metode 28.060)
Sebanyak 25 mg contoh lemak atau minyak dalam tabung bertutup teflon
ditambah dengan 1 mL NaOH 0,5 N dalam metanol, kemudian dipanaskan dalam
penangas air selama 20 menit. Selanjutnya sebanyak 2 mL BF3 16% dan 5 mg/mL
standar internal ditambahkan ke dalam campuran, lalu campuran dipanaskan lagi
selama 20 menit. Campuran didinginkan, kemudian ditambahkan 2 mL NaCl
jenuh dan 1 mL isooktan, lalu campuran dikocok dengan baik. Lapisan isooktan
yang terbentuk dipindahkan dengan bantuan pipet tetes ke dalam tabung berisi
sekitar 0,1 gram Na2SO4 anhidrat, lalu dibiarkan 15 menit. Fasa cair yang
terbentuk dipisahkan, sedangkan fasa minyak yang terbentuk diinjeksikan ke
6
instrumen GC sebanyak 1 μL, setelah sebelumnya dilakukan penginjeksian 1 μL
campuran standar FAME (Supelco 37 component FAME mix). Laju alir N2 pada
alat GC 20 mL/menit, laju alir H2 30 mL/menit dengan suhu injektor 200 ℃ dan
suhu detektor 230 ℃. Waktu retensi dan puncak masing-masing komponen diukur
lalu dibandingkan dengan waktu retensi standar untuk mendapatkan informasi
mengenai jenis dan komponen-komponen dalam contoh. Adapun cara perhitungan
kandungan komponen dalam contoh adalah sebagai berikut
Kandungan komponen dalam contoh (%) =
Ax
x
As
C standar x
Vcontoh
100
x 100 %
Gram contoh
Keterangan:
Ax
As
Cstandar
Vcontoh
= Area sampel
= Area standar
= Konsentrasi standar
= Volume contoh
Rancangan Percobaan dan Analisis Data
Analisis data hasil penelitian pendahuluan yaitu, penentuan konsentrasi
adsorben, suhu adsopsi, dan waktu adsorpsi adalah Rancangan Acak Lengkap
(RAL). Model matematika RAL menurut Steel dan Torrie (1993) adalah:
Keterangan :
Yij
�
�i
�ij
i
j
=
=
=
=
=
=
Yij = � + �i + �ij
Respon pengaruh perlakuan pada taraf i ulangan ke-j
Nilai rata-rata
Pengaruh perlakuan pada taraf ke-i
Pengaruh acak (galat percobaan) pada konsentrasi taraf i ulangan ke-j
Perlakuan
Ulangan 1, 2, dan 3
Persamaan untuk perlakuan konsentrasi adsorben adalaah sebagai berikut:
Hipotesis penentuan konsentrasi adsorben
H0 : Perbedaan konsentrasi adsorben tidak berpengaruh terhadap kualitas minyak
ikan
H1 : Perbedaan konsentrasi adsorben berpengaruh terhadap kualitas minyak ikan
Hipotesis penentuan suhu adsorpsi
H0 : Perbedaan suhu adsorpsi tidak berpengaruh terhadap kualitas minyak ikan
H1 : Perbedaan suhu adsorpsi berpengaruh terhadap kualitas minyak ikan
Hipotesis penentuam waktu adsorpsi
H0 : Perbedaan waktu adsorpsi tidak berpengaruh terhadap kualitas minyak ikan
H1 : Perbedaan waktu adsorpsi berpengaruh terhadap kualitas minyak ikan
7
Hasil konsentrasi adsorben, suhu adsorpsi dan waktu adsorpsi terbaik
digunakan untuk penentuan titik pusat optimasi. Rancangan percobaan untuk
mengetahui optimasi menggunakan metode permukaan respon. Metode
permukaan respon adalah suatu metode yang menggabungkan teknik matematika
dengan teknik statistika yang digunakan untuk membuat model dan
menganalisis suatu respon yang dipengaruhi oleh beberapa variabel bebas
atau faktor,
dengan
tujuan
mengoptimalkan
respon
tersebut
(Montgomery 2001). Hubungan antara respon Y dan variabel bebas X adalah:
Y = f(X1, X2,...., Xk) + ε
Keterangan:
Y
Xi
X1
X2
X3
ε
= Variabel respon
= Variabel bebas (i = 1, 2, 3,...., k)
= Konsentrasi adsorben (1,3%; 2%; 3%; 4%; 4,7%)
= Suhu adsorpsi (28; 30; 50; 70; 80 ℃)
= Waktu adsopsi (7; 10; 15; 20; 23 menit)
= Galat
Metode permukaan respon dilakukan dalam dua tahap yaitu eksperimen
orde I dan orde II. Eksperimen orde I merupakan tahap penyaringan faktor,
sedangkan eksperimen orde II merupakan tahap optimasi (Jeff 2000).
Desain model orde I
Metode permukaan respon dibutuhkan penentuan titik optimum untuk
perubahan eksperimen orde I ke orde II. Hal ini dilakukan jika pada orde I
terdapat lengkungan maka digantikan oleh orde II (Jeff 2000). Desain
faktorial 2k (Two Level factorial Design) adalah desain yang sesuai untuk
mengestimasi model orde I, artinya setiap variabel memiliki dua level. Nilai k
menyatakan jumlah variabel dan diberi kode -1 untuk level rendah dan +1 untuk
level tinggi. Fungsi model orde I adalah:
k
Y 0 i X i + ε
i 1
Keterangan:
Y
Xi
X1
X2
X3
ε
= Variabel respon
= Variabel bebas ( i = 1, 2, 3,...., k )
= Konsentrasi adsorben (2%; 3%; 4%)
= Suhu adsorpsi (30; 50; 70 ℃)
= Waktu adsopsi (10; 15; 20 menit)
= Galat
Desain model orde II
Eksperimen orde II digunakan jika eksperimen orde I sudah dinyatakan
tidak cocok yaitu adanya lengkungan dalam permukaanya. Model orde II
digunakan untuk mengetahui adanya lengkungan kuadrat pada permukaan respon.
Model orde II dinyatakan sebagai berikut :
8
k
k
i 1
i 1
Y 0 i X i ii X i2 ij X i X j
i j
Keterangan:
Y
Xi
X1
X2
X3
j
ε
= Variabel respon
= Variabel bebas ( i = 1, 2, 3,...., k )
= Konsentrasi adsorben (1,3%; 2%; 3%; 4%; 4,7%)
= Suhu adsorpsi (28; 30; 50; 70; 80 ℃)
= Waktu adsopsi (7; 10; 15; 20; 23 menit)
= ulangan 1, 2, 3, 4, 5, 6
= Galat
Model permukaan respon orde II digunakan rancangan komposit pusat.
Rancangan komposit pusat adalah sebuah rancangan percobaan yang terdiri
dari rancangan 2k faktorial dengan masing-masing faktor mempunyai level
rendah (nf) (diberi kode -1), level tengah (nc) (diberi kode 0), level tinggi (diberi
kode +1), dan level pada sumbu aksial (diberi kode –α dan +α). Rancangan
komposit pusat (Devor et al. 2007) dapat dilihat pada Tabel 1. Level variabel dan
rancangan percobaan orde II untuk k=3 dengan rancangan komposit pusat dapat
dilihat di Lampiran 2.
Tabel 1 Rancangan komposit pusat
nf (untuk 2k atau 2k-p)
Banyaknya titik aksial = 2k
� = (nf)1/4
nc
Total
2
4
4
1,414
nc
8+ nc
Jumlah Variabel, k
3
4
5
8
16
32
6
8
10
1,682
2
2,378
nc
nc
nc
14+ nc
24+ nc
42+ nc
6
64
12
2,828
nc
76+ nc
HASIL DAN PEMBAHASAN
Karakteristik Minyak Ikan sebelum Pemurnian
Minyak ikan hasil samping penepungan yang telah dinetralisasi dianalisis
karakteristiknya terlebih dahulu sebelum dimurnikan. Hal ini bertujuan untuk
mengetahui karakteristik awal minyak ikan yang meliputi: profil asam lemak,
kadar asam lemak bebas, bilangan asam, dan bilangan peroksida. Parameter
tersebut diuji pada beberapa waktu pengamatan. Histori karakteristik minyak ikan
sebelum pemurnian disajikan pada Tabel 2.
9
Tabel 2 Histori karakteristik minyak ikan sebelum pemurnian
Parameter
Bilangan
Peroksida
(meq/kg)
Asam Lemak
Bebas (%)
Bilangan Asam
(mg KOH/g)
28 April
2015
Tanggal
10 Juni
18 Juni
2015
2015
23 Juni 2015
Standar
IFOS
5,14 ± 0,43
14,24 ± 0,66
17,05 ± 0,11
22,98 ± 1,59
≤ 3,75
0,58 ± 0,01
0,67 ± 0,01
0,72 ± 0,01
0,72 ± 0,01
≤ 1,13
1,16 ± 0,02
1,34 ± 0,02
1,43 ± 0,01
1,44 ± 0,01
≤ 2,25
Tabel diatas menunjukkan karakteristik awal minyak ikan. Karakteristik
minyak ikan pada tanggal 10 Juni 2015 digunakan sebagai karekteristik awal
minyak ikan pada penentuan konsentrasi adsorben, sedangkan karakteristik pada
tanggal 18 Juni 2015 digunakan sebagai karekteristik awal minyak ikan pada
penentuan suhu adsorpsi dan karakteristik pada tanggal 23 Juni 2015 digunakan
sebagai karekteristik awal minyak ikan pada penentuan waktu adsorpsi.
Tabel 2 menunjukkan bahwa semua parameter mengalami peningkatan
nilai dari waktu ke waktu. Boran et al. (2006) menyatakan bahwa kualitas
minyak dipengaruhi oleh penyimpanan. Suhu penyimpanan mempengaruhi
kualitas minyak ikan. Penyimpanan minyak ikan dengan suhu -18 ℃ memiliki
daya simpan yang lebih lama yaitu hampir dua kali lebih lama jika dibandingkan
dengan minyak ikan yang disimpan pada suhu 4 ℃. Huli et al. (2014) menyatakan
bahwa kondisi penyimpanan mempengaruhi nilai peroksida dan asam lemak
bebas. Penyimpanan yang dibiarkan kontak dengan oksigen akan mempercepat
proses oksidasi.
Parameter kualitas minyak ikan yang diamati selain kadar asam lemak
bebas, bilangan peroksida dan kejernihan adalah profil asam lemak menggunakan
metode gas chromatography, kromatogram fatty acid methyl esters minyak ikan
hasil netralisasi dapat dilihat pada Lampiran 3. Hasil analisis profil asam lemak
pada minyak dapat dilihat pada Tabel 3. Hasil analisis profil asam lemak
menunjukkan bahwa minyak ikan hasil netralisasi memiliki kandungan asam
lemak jenuh/saturated fatty acid (SFA) sebesar 28,39%, kandungan asam lemak
tak jenuh tunggal/monounsaturated fatty acid (MUFA) sebesar 15,61%, serta
kandungan asam lemak tak jenuh majemuk/ polyunsaturated fatty acid (PUFA)
sebesar 23,84%. Kadar asam lemak tertinggi pada sampel tersebut adalah asam
palmitat sebesar 14,43%, EPA sebesar 12,65%, DHA sebesar 10,00%, serta asam
miristat sebesar 10,47%. Hasil penelitian Estiasih et al. (2008) menyatakan bahwa
minyak ikan hasil samping penepungan Sardinella lemuru memiliki kandungan
EPA sebesar 14,82% dan DHA sebesar 7,00%. Suseno et al. (2014) menyatakan
bahwa minyak ikan Sardinella lemuru yang diperoleh di Bali memiliki kandungan
EPA sebesar 14,36% dan DHA sebesar 4,60%. Hal ini menunjukkan bahwa
kandungan EPA dan DHA minyak ikan lemuru hasil netralisasi memiliki nilai
yang tidak berbeda jauh dengan penelitian sebelumnya.
Suseno et al. (2014) menyatakan bahwa minyak ikan tuna (Thunnus sp.)
memiliki kandungan EPA sebesar 7,81% dan DHA sebesar 24,56%. Hita et al.
(2007) menyatakan bahwa minyak ikan tuna memiliki kandungan EPA sebesar
7,34% dan DHA sebesar 20,13%. Ackman (1988) menyatakan kadar lemak serta
10
komposisi asam lemak pada ikan bervariasi antar spesies ikan, jenis kelamin ikan,
umur ikan, musim, ketersediaan makanan, salinitas, dan temperatur lingkungan.
Perbandingan �6 dan �3 minyak ikan hasil netralisasi adalah 0,04. United
Kingdom Department of Health (HMSO 1994) merekomendasikan rasio �6 dan
�3 yang ideal adalah ≤4,0. Simopuolos (2002) menyatakan bahwa rasio �6 dan
�3 yang tinggi akan memicu berbagai penyakit seperti kardiovaskular, kanker,
inflamasi dan penyakit autoimun.
Tabel 3 Profil asam lemak minyak ikan hasil netralisasi
AsamLemak
Asam Laurat,C12:0
Asam Miristat, C14:0
Asam Pentadekanoat,C15:0
Asam Palmitat,C16:0
Asam Heptadekanoat,C17:0
Asam Stearat,C18:0
Asam Arakhidat,C20:0
Asam Heneikosanoat, C21:0
Asam Behenat,C22:0
Asam Lignocerat, C24:0
∑SFA
Asam Miristoleat,C14:1
Asam Palmitoleat,C16:1
Asam Cis-10-Heptadekanoat, C17:1
Asam Elaidat,C18:1�9t
Asam Oleat, C18:1�9c
Asam Cis-11-EikosenoatC20:1
Asam Erusat,C22:1�9
Asam Nervonat,C24:1
∑MUFA
Asam Linoleat,C18:2�6c
Asam Linolenat,C18:3�3
Asam Cis-11,14-Eikosedienoat, C20:2
Asam Cis-5,8,11,14,17-Eikosapentaenoat,C20:5�3
Asam Cis-4,7,10,13,16,19-Dokosaheksaenoat, C22:6�3
∑PUFA
∑ �6
∑ �3
�6/ �3
Total teridentifikasi
Tidak teridentifikasi
Hasil(%w/w)
0,07
10,47
0,42
14,43
0,11
2,37
0,25
0,06
0,15
0,06
28,39
0,02
8,26
0,62
0,66
4,68
0,98
0,14
0,25
15,61
0,96
0,13
0,10
12,65
10,00
23,84
0,96
22,78
0,04
67,39
32,16
Penentuan Konsentrasi Adsorben
Minyak ikan hasil netralisasi hasil samping penepungan ikan Sardinella sp.
diberi perlakuan konsentrasi adsorben dengan berbagai konsentrasi yaitu 1, 2, 3,
4, dan 5%. Minyak ikan hasil pemurnian diuji kembali dengan berbagai parameter
kualitas minyak ikan yaitu kadar asam lemak bebas, bilangan asam, dan bilangan
11
peroksida. Bilangan peroksida pada penentuan konsentrasi adsorben disajikan
pada Gambar 2.
Data parameter bilangan peroksida pada perlakuan konsentrasi adsorben
adalah data yang menyebar normal (p>0,05) berdasarkan analisis KolmogorovSmirnov (Lampiran 4). Hasil ANOVA menunjukkan bahwa perlakuan konsetrasi
adsorben memberikan pengaruh yang nyata (p≤0,05) terhadap bilangan peroksida
(Lampiran 4). Hasil uji lanjut Duncan menyatakan bahwa penambahan adsorben
dengan konsentrasi 3% memiliki nilai terendah dan berbeda nyata dengan kontrol
serta konsentrasi 1, 2, dan 4%. Perlakuan konsentrasi adsorben menghasilkan
bilangan peroksida yang belum memenuhi standar IFOS (2011) yaitu ≤3,75
meq/kg.
25
Nilai PV (meq/kg)
20,50e
17,46d
20
15
15,79c
14,24b
12,39a
11,35a
10
5
0
tanpa
pemurnian
1
2
3
4
5
Konsentrasi Adsorben (%)
Gambar 2 Bilangan peroksida minyak ikan perlakuan konsentras adsorben
(keterangan: angka-angka yang diikuti huruf superskrip berbeda
menunjukkan berbeda nyata [p0,05)
berdasarkan analisis Kolmogorov-Smirnov (Lampiran 8). Hasil ANOVA
menunjukkan bahwa perbedaan waktu adsopsi tidak memberikan pengaruh yang
berbeda nyata (p>0,05) terhadap asam lemak bebas dan bilangan asam
(Lampiran 9). Perlakuan waktu adsorpsi menghasilkan nilai asam lemak bebas
dan bilangan asam yang sudah memenuhi standar IFOS (2011) yaitu ≤1,13%
untuk asam lemak bebas dan ≤ 2,25 untuk bilangan asam.
17
Izaki (2013) meyatakan bahwa semakin meningkatnya waktu adsorpsi
akan meningkatkan persen reduksi asam lemak bebas. Hal ini tidak sesuai dengan
hasil perlakuan waktu adsorpsi yang menghasilkan asam lemak bebas dan
bilangan asam yang tidak berbeda nyata. Hali ini dimungkinkan karena jarak
perlakuan waktu yang diberikan tidak terlalu besar sehingga menghasilkan kadar
asam lemak bebas dan bilangan asam yang tidak berbeda nyata.
Perlakuan terbaik pada penentuan waktu adsorpsi adalah selama 15 menit
karena perlakuan tersebut pada parameter bilangan peroksida memiliki nilai yang
berbeda nyata dengan semua perlakuan dan menghasilkan penurunan bilangan
peroksida terbesar yaitu 29,71%.
Analisis Kombinasi Faktor dan Optimasi Respon Permukaan
Hasil konsentrasi adsorben, suhu adsorpsi dan waktu adsorpsi yang terbaik
pada penelitian pendahuluan digunakan untuk penentuan titik-titik pusat variabel
Lampiran 2 pada optimasi proses pemurnian. Optimasi pemurnian minyak ikan
pada penelitian ini menggunakan tiga variabel faktor yaitu kon
OPTIMASI PEMURNIAN MINYAK IKAN LEMURU
(Sardinella sp.) HASIL NETRALISASI MENGGUNAKAN
METODE PERMUKAAN RESPON
IZDIHAR NURNAFISAH
DEPARTEMEN TEKNOLOGI HASIL PERAIRAN
FAKULTAS PERIKANAN DAN ILMU KELAUTAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2016
ii
iii
PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN SUMBER INFORMASI
Dengan ini saya menyatakan bahwa Skripsi berjudul Optimasi Pemurnian
Minyak Ikan Lemuru (Sardinella sp.) Hasil Netralisasi Menggunakan Metode
Permukaan Respon adalah benar karya sendiri, dengan arahan dari komisi dosen
pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apapun kepada perguruan tinggi
manapun. Semua sumber data dan informasi yang berasal atau dikutip dari karya
yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam
teks dan dicantumkan dalam daftar pustaka di bagian akhir skripsi ini.
Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada
Institut Pertanian Bogor.
Bogor, Januari 2016
Izdihar Nurnafisah
C34110015
*Pelimpahan hak cipta atas karya tulis dari penelitian kerja sama dengan pihak
luar IPB harus didasarkan pada perjanjian kerja sama yang terkait
iv
v
ABSTRAK
IZDIHAR NURNAFISAH. Optimasi Pemurnian Minyak Ikan Lemuru
(Sardinella sp.) Hasil Netralisasi Menggunakan Metode Permukaan Respon.
Dibimbing oleh SUGENG HERI SUSENO dan AGOES MARDIONO JACOEB.
Pemanfaatan minyak ikan hasil samping penepungan masih sangat terbatas yaitu
untuk pakan dan belum dimanfaatkan untuk pangan, sehingga perlu dilakukan
pemurnian. Pemurnian minyak ikan yang digunakan yaitu proses adsorpsi dengan
adsorben Miracle Filter Powder (MFP). Tujuan penelitian ini adalah menentukan
titik optimal faktor-faktor yang mempengaruhi pemurnian minyak ikan yaitu
konsentrasi adsorben, waktu adsorpsi, dan suhu adsorpsi dengan menggunakan
metode permukaan respon. Rancangan yang digunakan adalah rancangan
komposit pusat yang terdiri dari tiga faktor yaitu konsentrasi adsorben, suhu dan
waktu adsorpsi dengan tiga respon yaitu bilangan peroksida, asam lemak bebas
dan bilangan asam. Hasil analisis menunjukkan bahwa model untuk respon
bilangan peroksida, asam lemak bebas dan bilangan asam adalah model kuadratik.
Hasil optimasi menunjukkan kondisi optimum berada pada konsentrasi adsorben
3%, suhu adsorpsi 50 ℃, dan waktu kontak 15 menit. Kondisi optimum
menghasilkan penurunan bilangan peroksida sebesar 21,68%, asam lemak bebas
sebesar 30,71% dan bilangan asam sebesar 30,71%.
Kata kunci : adsorben, minyak, lemuru, optimasi, pemurnian
ABSTRACT
IZDIHAR NURNAFISAH. Purification Optimization of Semi-refined Lemuru
(Sardinella sp.) Oil with Response Surface Method. Supervised by SUGENG
HERI SUSENO dan AGOES M JACOEB.
Utilization of fish oil fishmeal byproducts is still limited for feed which has not
been for food, so purification is needed. Fish oil purification technique used is the
process of adsorption with adsorbent Miracle Filter Powder (MFP). The purpose
of this research was to optimize the operational conditions of the bleaching
process for sardine oil that is adsorbent concentration, temperature and time
adsorption using respond surface method. The draft design use central composite
design with three variables, adsorbent concentration, temperature and three
responses, there are peroxide value, free fatty acid, and acid value. The analysis
showed that the model response recommended for peroxide value, free fatty acids
and acid value was quadratic model. Optimization results obtained optimum
conditions were at a concentration of 3% adsorbent, adsorption temperature of
50 ℃, and a contact time of 15 minutes. The results of optimum conditions were
peroxide value decreased of 21.68%, free fatty acids 30.71% and acid value
30.71%.
Keywords: adsorbent, oil, optimization, purification, sardine
vi
vii
© Hak Cipta Milik IPB, Tahun 2016
Hak Cipta Dilindungi Undang-Undang
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan atau
menyebutkan sumbernya. Pengutipan hanya untuk kepentingan pendidikan,
penelitian, penulisan karya ilmiah, penyusunan laporan, penulisan kritik, atau
tinjauan suatu masalah; dan pengutipan tersebut tidak merugikan kepentingan IPB
Dilarang mengumumkan dan memperbanyak sebagian atau seluruh karya tulis ini
dalam bentuk apa pun tanpa izin IPB
viii
ix
OPTIMASI PEMURNIAN MINYAK IKAN LEMURU
(Sardinella sp.) HASIL NETRALISASI MENGGUNAKAN
METODE PERMUKAAN RESPON
IZDIHAR NURNAFISAH
Skripsi
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Sarjana Perikanan pada
Departemen Teknologi Hasil Perairan
DEPARTEMEN TEKNOLOGI HASIL PERAIRAN
FAKULTAS PERIKANAN DAN ILMU KELAUTAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2016
x
xii
xiii
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT yang telah
memberikan rahmat serta hidayah-Nya, sehingga penyusunan skripsi yang
berjudul “Optimasi Pemurnian Minyak Ikan Lemuru (Sardinella sp.) Hasil
Netralisasi Menggunakan Metode Permukaan Respon” ini dapat diselesaikan.
Skripsi disusun dalam rangka memenuhi salah satu syarat untuk menyelesaikan
studi di Departemen Teknologi Hasil Perairan, Fakultas Perikanan dan Ilmu
Kelautan, Institut Pertanian Bogor.
Pada kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih kepada semua
pihak yang telah membantu dalam penulisan dan penyusunan skripsi ini, terutama
kepada:
1 Dr Sugeng Heri Suseno SPi Msi dan Dr Ir Agoes Mardiono Jacoeb Dipl-Biol
selaku dosen pembimbing, atas segala bimbingan, motivasi dan pengarahan
yang telah diberikan kepada penulis selama penelitian.
2 Dra Ella Salamah selaku dosen penguji atas segala saran, bimbingan, arahan,
motivasi, dan ilmu yang diberikan kepada penulis.
3 Prof Dr Ir Joko Santoso MSi selaku Ketua Departemen Tekonolgi Hasil
Perairan.
4 Dr Ir Iriani Setyaningsih MS selaku Ketua Komisi Pendidikan Departemen
Teknologi Hasil Perairan.
5 Seluruh dosen dan staff Departemen Teknologi Hasil Perairan, terimakasih atas
bimbingan, arahan, kerja sama, dan ilmu pengetahuan yang diberikan.
6 Kedua orang tua (Mat Kawari dan Siti Chasanah), kakak (Hanifah
Nurhafizhoh), dan adik (Wafiqah Nurlatifah) yang telah mendukung,
mendoakan, memotivasi, dan memfasilitasi penulis dalam menjalankan
penelitian.
7 Fish Oil Squad (Nadia Fitriana, Nilam Puspa Ruspatti, Ratna Wulandari, Mina
Marlina, Hamasyah Hamzah Mumtaza) selaku teman seperjuangan atas
kerjasama, kebersamaan, dan bantuannya selama penelitian.
8 Keluarga Bonsai (Nadia, Diah, dan Hanum) yang telah memberikan semangat,
bantuan dan do’a, serta kebersamaan dalam suka dan duka.
9 Seluruh keluarga besar mahasiswa THP 48 yang telah banyak membantu,
memberikan dukungan, saran, dan semangat kepada penulis.
Penulis menyadari bahwa masih banyak kekurangan dalam penulisan skripsi
ini, sehingga penulis mengharapkan kritik dan saran yang membangun. Semoga
tulisan ini bermanfaat bagi pihak-pihak yang membaca dan mebutuhkan.
Bogor, Januari 2016
Izdihar Nurnafisah
xiv
xv
DAFTAR ISI
DAFTAR TABEL ..........................................................................................
DAFTAR GAMBAR ......................................................................................
DAFTAR LAMPIRAN ...................................................................................
PENDAHULUAN ..........................................................................................
Latar Belakang ...........................................................................................
Perumusan Masalah ....................................................................................
Tujuan Penelitian .......................................................................................
Manfaat Penelitian......................................................................................
Ruang Lingkup Penelitian ..........................................................................
METODE PENELITIAN ................................................................................
Waktu dan Tempat .....................................................................................
Bahan .........................................................................................................
Alat ............................................................................................................
Prosedur Penelitian .....................................................................................
Prosedur Analisis .......................................................................................
Analisis Bilangan Asam dan Asam Lemak Bebas ..................................
Analisis Bilangan Peroksida...................................................................
Analisis Asam Lemak ............................................................................
Rancangan Percobaan dan Analisis Data ....................................................
HASIL DAN PEMBAHASAN .......................................................................
Karakteristik Minyak Ikan sebelum Pemurnian ..........................................
Penentuan Konsentrasi Adsorben ...............................................................
Penentuan Suhu Adsorpsi ...........................................................................
Penentuan Waktu Adsorpsi.........................................................................
Analisis Kombinasi Faktor dan Optimasi Respon Permukaan .....................
Analisis Kombinasi Faktor terhadap Respon Bilangan Peroksida ...........
Analisis Kombinasi Faktor terhadap Respon Asam Lemak Bebas ..........
Analisis Kombinasi Faktor terhadap Respon Bilangan Asam .................
Optimasi dan Validasi Kondisi Optimum ...................................................
Profil Asam Lemak Minyak Ikan Hasil Pemurnian pada Kondisi Optimum
KESIMPULAN DAN SARAN .......................................................................
Kesimpulan ................................................................................................
Saran ..........................................................................................................
DAFTAR PUSTAKA .....................................................................................
LAMPIRAN ...................................................................................................
RIWAYAT HIDUP ........................................................................................
xvi
xvi
xvi
1
1
2
2
2
2
2
2
3
3
3
5
5
5
5
6
8
8
10
13
15
17
17
19
21
23
25
26
26
27
27
31
44
xvi
DAFTAR TABEL
1
2
3
4
5
6
7
Rancangan komposit pusat .......................................................................
Histori karakteristik minyak ikan sebelum pemurnian ..............................
Profil asam lemak minyak ikan hasil netralisasi ...........................................
Uraian variabel faktor dan respon yang akan dioptimasi ...........................
Perbandingan nilai respon prediksi solusi optimasi dengan nilai aktual .....
Persentasi reduksi parameter kualitas minyak ikan sebelum pemurnian ....
Profil asam lemak minyak ikan hasil pemurnian pada kondisi optimum ........
8
9
10
23
24
25
26
DAFTAR GAMBAR
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
Diagram alir prosedur penelitian pemurnian minyak ikan .........................
Bilangan peroksida minyak ikan perlakuan konsentrasi adsorben .............
Kadar asam lemak bebas minyak ikan perlakuan konsentrasi adsorben .....
Bilangan asam minyak ikan perlakuan konsentrasi adsorben .....................
Bilangan peroksida minyak ikan perlakuan suhu adsorpsi ........................
Kadar asam lemak bebas minyak ikan perlakuan suhu adsorpsi ................
Bilangan asam minyak ikan perlakuan suhu adsorpsi.................................
Bilangan peroksida minyak ikan perlakuan waktu adsorpsi ......................
Kadar asam lemak bebas minyak ikan perlakuan waktu adsorpsi ..............
Bilangan asam minyak ikan perlakuan waktu adsorpsi ..............................
Grafik kontur pengaruh suhu adsorpsi dan waktu adsorpsi terhadap
respon bilangaan peroksida ......................................................................
Grafik 3 dimensi pengaruh suhu adsorpsi dan waktu adsorpsi terhadap
respon bilangaan peroksida.......................................................................
Grafik kontur pengaruh konsentrasi adsorben dan suhu adsorpsi terhadap
respon kadar asam lemak bebas ................................................................
Grafik 3 dimensi pengaruh konsentrasi adsorben dan suhu adsorpsi
terhadap respon kadar asam lemak bebas..................................................
Grafik kontur pengaruh konsentrasi adsorben dan suhu adsorpsi terhadap
respon Bilangan asam. ..............................................................................
Grafik 3 dimensi pengaruh konsentrasi adsorben dan suhu adsorpsi
terhadap respon kadar asam lemak bebas..................................................
Grafik overlay plot ....................................................................................
4
11
12
12
13
14
14
15
16
16
18
19
20
21
22
23
24
xvii
DAFTAR LAMPIRAN
1
2
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
Diagram alir penentuan konsetrasi, suhu, dan waktu terbaik .....................
Level variabel dan rancangan percobaan orde II untuk k=3 ......................
Kromatogram fatty acid methyl esters ......................................................
Uji normalitas perlakuan konsentrasi adsorben .........................................
Uji ANOVA perlakuan konsentrasi adsorben ...........................................
Uji normalitas perlakuan suhu adsorpsi ....................................................
Uji ANOVA perlakuan suhu adsorpsi ......................................................
Uji normalitas perlakuan waktu adsorpsi ..................................................
Uji ANOVA perlakuan waktu adsorpsi ....................................................
Hasil analisis ANOVA respon bilangan peroksida ....................................
Hasil analisis ANOVA respon asam lemak bebas .....................................
Hasil analisis ANOVA respon bilangan asam ...........................................
Hasil desain matriks percobaan dan hasil respon .........................................
33
34
35
36
37
38
39
40
40
42
42
43
43
xviii
1
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Ikan Lemuru termasuk ikan berlemak tinggi (Utami 2010). Selama ini
ikan lemuru dimanfaatkan sebagai bahan baku dalam pengalengan dan pembuatan
tepung ikan. Proses penepungan dan pengalengan ikan menghasilkan hasil
samping berupa minyak. Direktorat Jendral Perikanan Budidaya (2015)
menyatakan bahwa produksi tepung ikan lokal pada tahun 2014 sebesar
47.215 ton. Estiasih (2010) menyatakan bahwa proses pembuatan tepung ikan
menghasilkan limbah minyak sebesar 5%.
Pemanfaatan minyak ikan hasil samping penepungan masih sangat terbatas
yaitu untuk pakan dan belum dimanfaatkan untuk pangan, karena kualitasnya
yang rendah. Hal ini disebabkan oleh bahan baku minyak ikan hasil penepungan
yang berasal dari ikan afkir (ikan dengan mutu rendah) atau dari bagian kepala,
ekor, dan isi perut ikan yang dibuang dari industri pengalengan. Estiasih (2009)
menyatakan bahwa ikan yang bermutu rendah telah mengalami kerusakan lemak
sehingga asam lemak bebas meningkat. Ahmadi & Mushollaeni (2007)
menyatakan bahwa minyak ikan hasil samping penepungan memiliki warna yang
gelap, bilangan peroksida yang tinggi, serta kadar asam lemak bebas yang tinggi,
padahal hasil penelitian Estiasih & Ahmadi (2004) menyatakan bahwa minyak
ikan hasil samping penepungan mengandung asam lemak �3 dalam jumlah tinggi
dan dapat digunakan sebagai sumber asam lemak �3.
Beberapa penelitian menunjukkan bahwa kandungan asam lemak �3 dari
minyak ikan hasil samping pengolahan lemuru masih tinggi yaitu 29,09%
(Suseno et al. 2011), 28,28% (Izaki 2013), 26,02% (Raudoh 2014), dan 20,41%
(Sholihah 2014). Asam lemak �3 bermanfaat untuk kesehatan diantaranya
mencegah penyumbatan pembuluh darah, hipertensi, kanker, arthritis, jantung
koroner, inflamasi, efek hypotrigliceridemic dan diabetes. Asam lemak �3 juga
sangat penting untuk membantu fungsi kerja otak, terutama untuk proses
pertumbuhan dan perkembangan otak (Hashimoto et al. 2005). Oleh karena itu,
agar dapat dimanfaatkan secara optimal, minyak ikan tersebut perlu dimurnikan.
Pemurnian minyak ikan dapat menghilangkan komponen pengotor dan
komponen non-triasilgliserol sehingga dapat meningkatkan daya terima dan daya
simpan minyak ikan (Sathivel & Prinyawiwatkul 2004). Salah satu teknik
pemurnian minyak ikan yaitu proses adsorpsi dengan adsorben. Adsorben dapat
mengadsorpsi komponen pengotor, pigmen, dan asam lemak bebas pada minyak
ikan. Adsorben yang digunakan adalah Miracle Filter Powder (MFP) yang
mengandung magnesium silikat. Maskan dan Bagaci (2003) menyatakan bahwa
magnesium silikat mempunyai luas permukaan aktif yang besar dan memberikan
sifat basa pada minyak sehingga memiliki kemampuan yang baik dalam menyerap
asam dan senyawa polar.
Adsorpsi dipengaruhi oleh beberapa faktor, yaitu konsentrasi adsorben,
waktu adsorpsi dan suhu, sehingga diperlukan penentuan titik optimum dari
faktor-faktor tersebut agar diperoleh minyak ikan yang berkualitas pangan.
Penggunaan metode yang tepat dapat menentukan titik-titik optimal setiap faktor
dengan jumlah perlakuan dan waktu yang lebih singkat.
2
Metode permukaan merupakan suatu metode yang memungkinkan peneliti
untuk mendapatkan penjelasan yang menyeluruh, mulai dari desain penelitian,
pengolahan data, dan solusi optimasi. Metode permukaan respon menggabungkan
teknik matematika dengan teknik statistika yang digunakan untuk membuat serta
menganalisa respon yang dipengaruhi oleh faktor-faktor yang ada, sehingga
metode ini menjadi pilihan karena mampu mengoptimalkan respon tersebut.
Suseno et al. (2014) menggunakan metode permukaan respon pada optimasi
pemurnian minyak ikan lemuru. Namal & Sahidi (2002) menyatakan bahwa
metode ini telah berhasil diaplikasikan diberbagai riset optimasi proses.
Perumusan Masalah
Produksi minyak ikan yang berasal dari hasil samping penepungan ikan
masih memiliki kualitas yang rendah sehingga pemanfaatannya masih terbatas
untuk pakan. Salah satu teknik pemurnian yaitu dengan proses adsorpsi
menggunakan adsorben. Adsorpsi dipengaruhi oleh beberapa faktor, yaitu
konsentrasi adsorben, waktu adsorpsi dan suhu, sehingga diperlukan penentuan
titik optimum dari faktor-faktor tersebut.
Tujuan Penelitian
Menentukan titik optimal faktor-faktor yang mempengaruhi pemurnian
minyak ikan menggunakan MFP yaitu konsentrasi adsorben, waktu adsorpsi, dan
suhu dengan menggunakan metode permukaan respon.
Manfaat Penelitian
Penelitian ini diharapkan dapat memberikan informasi mengenai titik
optimal pemurnian minyak ikan lemuru (Sardinella sp.) hasil samping
penepungan menggunakan MFP, yang bermanfaat bagi industri pengolahan
minyak ikan.
Ruang Lingkup Penelitian
Ruang lingkup penelitian ini adalah karakteristik awal minyak ikan,
pemurnian dengan adsorben, penentuan titik optimal dengan metode permukaan
respon, analisis asam lemak bebas, analisis bilangan asam, analisis bilangan
peroksida, serta analisis profil asam lemak.
3
METODE PENELITIAN
Waktu dan Tempat
Penelitian ini dilaksanakan pada bulan Januari-Juli 2015. Tempat
pelaksanaan penelitian di Institut Pertanian Bogor yang meliputi Laboratorium
Terpadu Fakultas Perikanan dan Ilmu Kelautan, Laboratorium Bioteknologi Hasil
Perairan II, Departemen Teknologi Hasil Perairan, Fakultas Perikanan dan Ilmu
Kelautan serta Laboratorium Kimia Terpadu, Sekolah Pascasarjana.
Bahan
Bahan utama yang digunakan pada penelitian ini adalah minyak ikan hasil
netralisasi lemuru (Sardinella sp.) yang diperoleh dari industri penepungan PT.
Hosana Buana Tunggal, Jembrana, Provinsi Bali dan adsorben Miracle Filter
Powder. Bahan pendukung yang digunakan untuk karakterisasi dan analisis
kualitas minyak ikan, antara lain: etanol 96%, indikator fenolftalein (PP), kalium
hidroksida (KOH) 0,1 N, kloroform (CHCl3), asam asetat (CH3COOH), larutan
potasium iodida (KI) jenuh, akuades, indikator pati 1%, sodium tiosulfat
(Na2S203) 0,1 N, n-heksan dan bahan-bahan yang digunakan untuk analisis profil
asam lemak menggunakan gas chromatography yaitu standar Supelco™37
Component Fatty Acid Methyl Esters (FAME) Mix, sodium hidroksida (NaOH)
0,5 N dalam methanol, boron triflorida (BF3), sodium klorida (NaCl) jenuh,
n-heksana, dan sodium sulfat (Na2S04) anhidrat.
Alat
Alat yang digunakan untuk proses pemurnian minyak ikan yaitu gelas
erlenmeyer Herma, magnetic stirrer (Corning PC-4200, 60-1150 rpm, 230 V)
magnetic stirring bar, water bath, timbangan digital (Chq, 0,01 g), buret titrasi
Pyrex, spektrofotometer UV-Vis (Spektronik UV Vis IR-U-2500), perangkat
kromatografi gas (Shimadzu Model GC 2010 Plus dalam kolom 19 cyanopropil
methyl sil (capilary column), dimensi kolom p = 60 m, ∅ = 0,25 mm, 0,25 �m film
thickness). Rancangan percobaan dan analisis data menggunakan SPSS 22.0 (IBM
Corp.) dan Design Expert 7.0.0 (State-Ease Inc.)
Prosedur Penelitian
Metode penelitian dilakukan dengan tiga tahap, yaitu karakteristik awal
minyak ikan hasil netralisasi, penelitian pendahuluan dan penelitian utama.
Karakteristik awal minyak ikan hasil netralisasi, meliputi profil asam lemak, kadar
asam lemak bebas, bilangan asam, dan bilangan peroksida.
Penelitian pendahuluan dilakukan untuk mengetahui konsentrasi adsorben,
suhu dan waktu adsorpsi terbaik. Penentuan konsentrasi adsorben dilakukan
4
dengan menimbang sebanyak 15 gram minyak ikan, kemudian penambahan
adsorben dengan konsentrasi sebesar 1%, 2%, 3%, 4% dan 5% dari berat minyak
ikan. Reaksi adsorpsi dilakukan dengan pengadukan konstan menggunakan
magnetic stirrer dengan suhu ruang (28 ℃) selama 20 menit, kemudian
diendapkan untuk memisahkan adsorben dari minyak dan dilakukan analisis kadar
asam lemak bebas, nilai asam dan bilangan peroksida.
Penentuan suhu terbaik dengan menimbang sebanyak 15 gram minyak
ikan hasil samping penepungan lemuru, kemudian penambahan adsorben dengan
konsentrasi terbaik. Reaksi adsorpsi dilakukan dengan pengadukan konstan
menggunakan magnetic stirrer dengan perlakuan suhu yaitu suhu ruang (28 ℃),
50, 70, 90 ℃ (Suseno et al 2011) selama 20 menit, kemudian dilakukan seperti
penentuan konsentrasi.
Penentuan waktu terbaik dengan menimbang sebanyak 15 gram minyak
ikan hasil samping penepungan lemuru, kemudian penambahan adsorben dengan
konsentrasi terbaik. Reaksi adsorpsi dilakukan dengan pengadukan konstan
menggunakan magnetic stirrer dengan suhu terbaik selama 5, 10, 15 dan 20 menit
(Suseno et al 2012), kemudian dilakukan seperti penentuan konsentrasi.
Penelitian utama berupa penentuan titik-titik optimum pada setiap faktor
yang mempengaruhi pemurnian minyak ikan dengan adsorben yaitu konsentrasi
adsorben, waktu adsorpsi, dan suhu. Diagram alir prosedur pemurnian minyak
ikan dapat dilihat pada Gambar 1.
Minyak ikan hasil netralisasi
Penetuan konsentrasi adsorben, suhu adsorpsi dan
waktu adsorpsi terbaik (Lampiran 1)
Rancangan kombinasi dan respon
Karakteristik
awal : uji profil
asam lemak,
kadar asam
lemak bebas,
bilangan asam,
dan bilangan
peroksida
Analisis kombinasi faktor dan optimasi respon
permukaan
Validasi kondisi optimum
Data hasil optimum
Minyak ikan hasil optimasi
Uji profil
asam lemak
Gambar 1 Diagram alir prosedur penelitian optimasi pemurnian minyak ikan
5
Prosedur Analisis
Analisis bilangan asam dan asam lemak bebas (AOCS 1998)
Sebanyak 2,5 gram minyak ikan dalam erlenmeyer 250 mL ditambah
25 mL etanol 96% netral, minyak dipanaskan dalam penangas air selama
10 menit, kemudian campuran tersebut ditetesi indikator fenolftalein (PP)
sebanyak 2 mL. Setelah itu campuran tersebut dikocok dan dititrasi dengan KOH
0,1 N hingga timbul warna merah muda yang tidak hilang dalam 30 detik.
Persentase asam lemak bebas dan bilangan asam dapat dihitung berdasarkan
persamaan berikut:
Kadar asam lemak bebas (%) =
Bilangan asam (mgKOH/g) =
A ×N ×M
10 G
A ×N ×56,1
G
Keterangan:
A
N
G
M
56,1
= Jumlah titrasi KOH (mL)
= Normalitas KOH
= Bobot contoh (g)
= Bobot molekul asam palmitat (256,4 g/mol)
= Bobot molekul KOH
Analisis bilangan peroksida (AOAC 2005, No. Metode 965.33b)
Analisis bilangan peroksida dilakukan dengan menimbang 2,5 gram
contoh dalam Erlenmeyer 250 mL kemudian ditambah 30 mL larutan asam asetat
glasial dan kloroform (3:2). Sebanyak 0,5 mL larutan KI jenuh ditambahkan ke
dalam campuran, kemudian ditambahkan 30 mL aquades dan 0,5 mL indikator
pati 1%. Warna campuran sebelum dititrasi adalah biru kehitaman, lalu campuran
tersebut dititrasi dengan Na2S2O3 0,1 N hingga larutan menjadi kuning. Blanko
dengan akuades sebagai pengganti contoh dibuat. Penentuan bilangan peroksida
ditentukan dengan persamaan berikut:
Bilangan peroksida (meq/kg) =
S -B ×N ×1000
G
Keterangan :
S
B
N
G
= Volume titrasi Na2S2O3 untuk contoh (mL)
= Volume titrasi Na2S2O3 untuk blanko (mL)
= Normalitas untuk Na2S2O3
= Bobot contoh (g)
Analisis profil asam lemak (AOAC 1984, No. metode 28.060)
Sebanyak 25 mg contoh lemak atau minyak dalam tabung bertutup teflon
ditambah dengan 1 mL NaOH 0,5 N dalam metanol, kemudian dipanaskan dalam
penangas air selama 20 menit. Selanjutnya sebanyak 2 mL BF3 16% dan 5 mg/mL
standar internal ditambahkan ke dalam campuran, lalu campuran dipanaskan lagi
selama 20 menit. Campuran didinginkan, kemudian ditambahkan 2 mL NaCl
jenuh dan 1 mL isooktan, lalu campuran dikocok dengan baik. Lapisan isooktan
yang terbentuk dipindahkan dengan bantuan pipet tetes ke dalam tabung berisi
sekitar 0,1 gram Na2SO4 anhidrat, lalu dibiarkan 15 menit. Fasa cair yang
terbentuk dipisahkan, sedangkan fasa minyak yang terbentuk diinjeksikan ke
6
instrumen GC sebanyak 1 μL, setelah sebelumnya dilakukan penginjeksian 1 μL
campuran standar FAME (Supelco 37 component FAME mix). Laju alir N2 pada
alat GC 20 mL/menit, laju alir H2 30 mL/menit dengan suhu injektor 200 ℃ dan
suhu detektor 230 ℃. Waktu retensi dan puncak masing-masing komponen diukur
lalu dibandingkan dengan waktu retensi standar untuk mendapatkan informasi
mengenai jenis dan komponen-komponen dalam contoh. Adapun cara perhitungan
kandungan komponen dalam contoh adalah sebagai berikut
Kandungan komponen dalam contoh (%) =
Ax
x
As
C standar x
Vcontoh
100
x 100 %
Gram contoh
Keterangan:
Ax
As
Cstandar
Vcontoh
= Area sampel
= Area standar
= Konsentrasi standar
= Volume contoh
Rancangan Percobaan dan Analisis Data
Analisis data hasil penelitian pendahuluan yaitu, penentuan konsentrasi
adsorben, suhu adsopsi, dan waktu adsorpsi adalah Rancangan Acak Lengkap
(RAL). Model matematika RAL menurut Steel dan Torrie (1993) adalah:
Keterangan :
Yij
�
�i
�ij
i
j
=
=
=
=
=
=
Yij = � + �i + �ij
Respon pengaruh perlakuan pada taraf i ulangan ke-j
Nilai rata-rata
Pengaruh perlakuan pada taraf ke-i
Pengaruh acak (galat percobaan) pada konsentrasi taraf i ulangan ke-j
Perlakuan
Ulangan 1, 2, dan 3
Persamaan untuk perlakuan konsentrasi adsorben adalaah sebagai berikut:
Hipotesis penentuan konsentrasi adsorben
H0 : Perbedaan konsentrasi adsorben tidak berpengaruh terhadap kualitas minyak
ikan
H1 : Perbedaan konsentrasi adsorben berpengaruh terhadap kualitas minyak ikan
Hipotesis penentuan suhu adsorpsi
H0 : Perbedaan suhu adsorpsi tidak berpengaruh terhadap kualitas minyak ikan
H1 : Perbedaan suhu adsorpsi berpengaruh terhadap kualitas minyak ikan
Hipotesis penentuam waktu adsorpsi
H0 : Perbedaan waktu adsorpsi tidak berpengaruh terhadap kualitas minyak ikan
H1 : Perbedaan waktu adsorpsi berpengaruh terhadap kualitas minyak ikan
7
Hasil konsentrasi adsorben, suhu adsorpsi dan waktu adsorpsi terbaik
digunakan untuk penentuan titik pusat optimasi. Rancangan percobaan untuk
mengetahui optimasi menggunakan metode permukaan respon. Metode
permukaan respon adalah suatu metode yang menggabungkan teknik matematika
dengan teknik statistika yang digunakan untuk membuat model dan
menganalisis suatu respon yang dipengaruhi oleh beberapa variabel bebas
atau faktor,
dengan
tujuan
mengoptimalkan
respon
tersebut
(Montgomery 2001). Hubungan antara respon Y dan variabel bebas X adalah:
Y = f(X1, X2,...., Xk) + ε
Keterangan:
Y
Xi
X1
X2
X3
ε
= Variabel respon
= Variabel bebas (i = 1, 2, 3,...., k)
= Konsentrasi adsorben (1,3%; 2%; 3%; 4%; 4,7%)
= Suhu adsorpsi (28; 30; 50; 70; 80 ℃)
= Waktu adsopsi (7; 10; 15; 20; 23 menit)
= Galat
Metode permukaan respon dilakukan dalam dua tahap yaitu eksperimen
orde I dan orde II. Eksperimen orde I merupakan tahap penyaringan faktor,
sedangkan eksperimen orde II merupakan tahap optimasi (Jeff 2000).
Desain model orde I
Metode permukaan respon dibutuhkan penentuan titik optimum untuk
perubahan eksperimen orde I ke orde II. Hal ini dilakukan jika pada orde I
terdapat lengkungan maka digantikan oleh orde II (Jeff 2000). Desain
faktorial 2k (Two Level factorial Design) adalah desain yang sesuai untuk
mengestimasi model orde I, artinya setiap variabel memiliki dua level. Nilai k
menyatakan jumlah variabel dan diberi kode -1 untuk level rendah dan +1 untuk
level tinggi. Fungsi model orde I adalah:
k
Y 0 i X i + ε
i 1
Keterangan:
Y
Xi
X1
X2
X3
ε
= Variabel respon
= Variabel bebas ( i = 1, 2, 3,...., k )
= Konsentrasi adsorben (2%; 3%; 4%)
= Suhu adsorpsi (30; 50; 70 ℃)
= Waktu adsopsi (10; 15; 20 menit)
= Galat
Desain model orde II
Eksperimen orde II digunakan jika eksperimen orde I sudah dinyatakan
tidak cocok yaitu adanya lengkungan dalam permukaanya. Model orde II
digunakan untuk mengetahui adanya lengkungan kuadrat pada permukaan respon.
Model orde II dinyatakan sebagai berikut :
8
k
k
i 1
i 1
Y 0 i X i ii X i2 ij X i X j
i j
Keterangan:
Y
Xi
X1
X2
X3
j
ε
= Variabel respon
= Variabel bebas ( i = 1, 2, 3,...., k )
= Konsentrasi adsorben (1,3%; 2%; 3%; 4%; 4,7%)
= Suhu adsorpsi (28; 30; 50; 70; 80 ℃)
= Waktu adsopsi (7; 10; 15; 20; 23 menit)
= ulangan 1, 2, 3, 4, 5, 6
= Galat
Model permukaan respon orde II digunakan rancangan komposit pusat.
Rancangan komposit pusat adalah sebuah rancangan percobaan yang terdiri
dari rancangan 2k faktorial dengan masing-masing faktor mempunyai level
rendah (nf) (diberi kode -1), level tengah (nc) (diberi kode 0), level tinggi (diberi
kode +1), dan level pada sumbu aksial (diberi kode –α dan +α). Rancangan
komposit pusat (Devor et al. 2007) dapat dilihat pada Tabel 1. Level variabel dan
rancangan percobaan orde II untuk k=3 dengan rancangan komposit pusat dapat
dilihat di Lampiran 2.
Tabel 1 Rancangan komposit pusat
nf (untuk 2k atau 2k-p)
Banyaknya titik aksial = 2k
� = (nf)1/4
nc
Total
2
4
4
1,414
nc
8+ nc
Jumlah Variabel, k
3
4
5
8
16
32
6
8
10
1,682
2
2,378
nc
nc
nc
14+ nc
24+ nc
42+ nc
6
64
12
2,828
nc
76+ nc
HASIL DAN PEMBAHASAN
Karakteristik Minyak Ikan sebelum Pemurnian
Minyak ikan hasil samping penepungan yang telah dinetralisasi dianalisis
karakteristiknya terlebih dahulu sebelum dimurnikan. Hal ini bertujuan untuk
mengetahui karakteristik awal minyak ikan yang meliputi: profil asam lemak,
kadar asam lemak bebas, bilangan asam, dan bilangan peroksida. Parameter
tersebut diuji pada beberapa waktu pengamatan. Histori karakteristik minyak ikan
sebelum pemurnian disajikan pada Tabel 2.
9
Tabel 2 Histori karakteristik minyak ikan sebelum pemurnian
Parameter
Bilangan
Peroksida
(meq/kg)
Asam Lemak
Bebas (%)
Bilangan Asam
(mg KOH/g)
28 April
2015
Tanggal
10 Juni
18 Juni
2015
2015
23 Juni 2015
Standar
IFOS
5,14 ± 0,43
14,24 ± 0,66
17,05 ± 0,11
22,98 ± 1,59
≤ 3,75
0,58 ± 0,01
0,67 ± 0,01
0,72 ± 0,01
0,72 ± 0,01
≤ 1,13
1,16 ± 0,02
1,34 ± 0,02
1,43 ± 0,01
1,44 ± 0,01
≤ 2,25
Tabel diatas menunjukkan karakteristik awal minyak ikan. Karakteristik
minyak ikan pada tanggal 10 Juni 2015 digunakan sebagai karekteristik awal
minyak ikan pada penentuan konsentrasi adsorben, sedangkan karakteristik pada
tanggal 18 Juni 2015 digunakan sebagai karekteristik awal minyak ikan pada
penentuan suhu adsorpsi dan karakteristik pada tanggal 23 Juni 2015 digunakan
sebagai karekteristik awal minyak ikan pada penentuan waktu adsorpsi.
Tabel 2 menunjukkan bahwa semua parameter mengalami peningkatan
nilai dari waktu ke waktu. Boran et al. (2006) menyatakan bahwa kualitas
minyak dipengaruhi oleh penyimpanan. Suhu penyimpanan mempengaruhi
kualitas minyak ikan. Penyimpanan minyak ikan dengan suhu -18 ℃ memiliki
daya simpan yang lebih lama yaitu hampir dua kali lebih lama jika dibandingkan
dengan minyak ikan yang disimpan pada suhu 4 ℃. Huli et al. (2014) menyatakan
bahwa kondisi penyimpanan mempengaruhi nilai peroksida dan asam lemak
bebas. Penyimpanan yang dibiarkan kontak dengan oksigen akan mempercepat
proses oksidasi.
Parameter kualitas minyak ikan yang diamati selain kadar asam lemak
bebas, bilangan peroksida dan kejernihan adalah profil asam lemak menggunakan
metode gas chromatography, kromatogram fatty acid methyl esters minyak ikan
hasil netralisasi dapat dilihat pada Lampiran 3. Hasil analisis profil asam lemak
pada minyak dapat dilihat pada Tabel 3. Hasil analisis profil asam lemak
menunjukkan bahwa minyak ikan hasil netralisasi memiliki kandungan asam
lemak jenuh/saturated fatty acid (SFA) sebesar 28,39%, kandungan asam lemak
tak jenuh tunggal/monounsaturated fatty acid (MUFA) sebesar 15,61%, serta
kandungan asam lemak tak jenuh majemuk/ polyunsaturated fatty acid (PUFA)
sebesar 23,84%. Kadar asam lemak tertinggi pada sampel tersebut adalah asam
palmitat sebesar 14,43%, EPA sebesar 12,65%, DHA sebesar 10,00%, serta asam
miristat sebesar 10,47%. Hasil penelitian Estiasih et al. (2008) menyatakan bahwa
minyak ikan hasil samping penepungan Sardinella lemuru memiliki kandungan
EPA sebesar 14,82% dan DHA sebesar 7,00%. Suseno et al. (2014) menyatakan
bahwa minyak ikan Sardinella lemuru yang diperoleh di Bali memiliki kandungan
EPA sebesar 14,36% dan DHA sebesar 4,60%. Hal ini menunjukkan bahwa
kandungan EPA dan DHA minyak ikan lemuru hasil netralisasi memiliki nilai
yang tidak berbeda jauh dengan penelitian sebelumnya.
Suseno et al. (2014) menyatakan bahwa minyak ikan tuna (Thunnus sp.)
memiliki kandungan EPA sebesar 7,81% dan DHA sebesar 24,56%. Hita et al.
(2007) menyatakan bahwa minyak ikan tuna memiliki kandungan EPA sebesar
7,34% dan DHA sebesar 20,13%. Ackman (1988) menyatakan kadar lemak serta
10
komposisi asam lemak pada ikan bervariasi antar spesies ikan, jenis kelamin ikan,
umur ikan, musim, ketersediaan makanan, salinitas, dan temperatur lingkungan.
Perbandingan �6 dan �3 minyak ikan hasil netralisasi adalah 0,04. United
Kingdom Department of Health (HMSO 1994) merekomendasikan rasio �6 dan
�3 yang ideal adalah ≤4,0. Simopuolos (2002) menyatakan bahwa rasio �6 dan
�3 yang tinggi akan memicu berbagai penyakit seperti kardiovaskular, kanker,
inflamasi dan penyakit autoimun.
Tabel 3 Profil asam lemak minyak ikan hasil netralisasi
AsamLemak
Asam Laurat,C12:0
Asam Miristat, C14:0
Asam Pentadekanoat,C15:0
Asam Palmitat,C16:0
Asam Heptadekanoat,C17:0
Asam Stearat,C18:0
Asam Arakhidat,C20:0
Asam Heneikosanoat, C21:0
Asam Behenat,C22:0
Asam Lignocerat, C24:0
∑SFA
Asam Miristoleat,C14:1
Asam Palmitoleat,C16:1
Asam Cis-10-Heptadekanoat, C17:1
Asam Elaidat,C18:1�9t
Asam Oleat, C18:1�9c
Asam Cis-11-EikosenoatC20:1
Asam Erusat,C22:1�9
Asam Nervonat,C24:1
∑MUFA
Asam Linoleat,C18:2�6c
Asam Linolenat,C18:3�3
Asam Cis-11,14-Eikosedienoat, C20:2
Asam Cis-5,8,11,14,17-Eikosapentaenoat,C20:5�3
Asam Cis-4,7,10,13,16,19-Dokosaheksaenoat, C22:6�3
∑PUFA
∑ �6
∑ �3
�6/ �3
Total teridentifikasi
Tidak teridentifikasi
Hasil(%w/w)
0,07
10,47
0,42
14,43
0,11
2,37
0,25
0,06
0,15
0,06
28,39
0,02
8,26
0,62
0,66
4,68
0,98
0,14
0,25
15,61
0,96
0,13
0,10
12,65
10,00
23,84
0,96
22,78
0,04
67,39
32,16
Penentuan Konsentrasi Adsorben
Minyak ikan hasil netralisasi hasil samping penepungan ikan Sardinella sp.
diberi perlakuan konsentrasi adsorben dengan berbagai konsentrasi yaitu 1, 2, 3,
4, dan 5%. Minyak ikan hasil pemurnian diuji kembali dengan berbagai parameter
kualitas minyak ikan yaitu kadar asam lemak bebas, bilangan asam, dan bilangan
11
peroksida. Bilangan peroksida pada penentuan konsentrasi adsorben disajikan
pada Gambar 2.
Data parameter bilangan peroksida pada perlakuan konsentrasi adsorben
adalah data yang menyebar normal (p>0,05) berdasarkan analisis KolmogorovSmirnov (Lampiran 4). Hasil ANOVA menunjukkan bahwa perlakuan konsetrasi
adsorben memberikan pengaruh yang nyata (p≤0,05) terhadap bilangan peroksida
(Lampiran 4). Hasil uji lanjut Duncan menyatakan bahwa penambahan adsorben
dengan konsentrasi 3% memiliki nilai terendah dan berbeda nyata dengan kontrol
serta konsentrasi 1, 2, dan 4%. Perlakuan konsentrasi adsorben menghasilkan
bilangan peroksida yang belum memenuhi standar IFOS (2011) yaitu ≤3,75
meq/kg.
25
Nilai PV (meq/kg)
20,50e
17,46d
20
15
15,79c
14,24b
12,39a
11,35a
10
5
0
tanpa
pemurnian
1
2
3
4
5
Konsentrasi Adsorben (%)
Gambar 2 Bilangan peroksida minyak ikan perlakuan konsentras adsorben
(keterangan: angka-angka yang diikuti huruf superskrip berbeda
menunjukkan berbeda nyata [p0,05)
berdasarkan analisis Kolmogorov-Smirnov (Lampiran 8). Hasil ANOVA
menunjukkan bahwa perbedaan waktu adsopsi tidak memberikan pengaruh yang
berbeda nyata (p>0,05) terhadap asam lemak bebas dan bilangan asam
(Lampiran 9). Perlakuan waktu adsorpsi menghasilkan nilai asam lemak bebas
dan bilangan asam yang sudah memenuhi standar IFOS (2011) yaitu ≤1,13%
untuk asam lemak bebas dan ≤ 2,25 untuk bilangan asam.
17
Izaki (2013) meyatakan bahwa semakin meningkatnya waktu adsorpsi
akan meningkatkan persen reduksi asam lemak bebas. Hal ini tidak sesuai dengan
hasil perlakuan waktu adsorpsi yang menghasilkan asam lemak bebas dan
bilangan asam yang tidak berbeda nyata. Hali ini dimungkinkan karena jarak
perlakuan waktu yang diberikan tidak terlalu besar sehingga menghasilkan kadar
asam lemak bebas dan bilangan asam yang tidak berbeda nyata.
Perlakuan terbaik pada penentuan waktu adsorpsi adalah selama 15 menit
karena perlakuan tersebut pada parameter bilangan peroksida memiliki nilai yang
berbeda nyata dengan semua perlakuan dan menghasilkan penurunan bilangan
peroksida terbesar yaitu 29,71%.
Analisis Kombinasi Faktor dan Optimasi Respon Permukaan
Hasil konsentrasi adsorben, suhu adsorpsi dan waktu adsorpsi yang terbaik
pada penelitian pendahuluan digunakan untuk penentuan titik-titik pusat variabel
Lampiran 2 pada optimasi proses pemurnian. Optimasi pemurnian minyak ikan
pada penelitian ini menggunakan tiga variabel faktor yaitu kon