Kinetika Oksidasi Termal Minyak Goreng Sawit Curah dengan Fortifikasi Vitamin A

KINETIKA OKSIDASI TERMAL MINYAK GORENG SAWIT

CURAH DENGAN FORTIFIKASI VITAMIN A

DWI FITRIANI

ILMU DAN TEKNOLOGI PANGAN FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN

INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR

PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN

SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA*

Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi berjudul Kinetika Oksidasi Termal Minyak Goreng Sawit Curah dengan Fortifikasi Vitamin A adalah benar karya saya dengan arahan dari komisi pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apa pun kepada perguruan tinggi mana pun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir skripsi ini.

Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut Pertanian Bogor.

Bogor, Februari 2014 Dwi Fitriani NIM F24090028

ABSTRAK

DWI FITRIANI. Kinetika Oksidasi Termal Minyak Goreng Sawit Curah dengan Fortifikasi Vitamin A. Dibimbing oleh NURI ANDARWULAN dan PURWIYATNO HARIYADI.

Vitamin A merupakan salah satu vitamin yang esensial bagi tubuh. Akan tetapi masalah kekurangan vitamin A masih menjadi sorotan di Indonesia bahkan di dunia. Fortifikasi vitamin A ke dalam minyak goreng merupakan salah satu cara untuk mengatasi masalah tersebut. Namun, terdapat faktor yang mempengaruhi stabilitas vitamin A diantaranya ialah panas dan oksigen. Penelitian ini, minyak goreng yang akan difortifikasi memiliki bilangan peroksida awal yang berbeda-beda yaitu 0,00; 3,99; dan 8,99 meq O2 aktif/kg minyak yang disimpan pada suhu 60,75, dan 90°C. Tujuan penelitian ini adalah untuk memperoleh model kinetika oksidasi termal dari minyak goreng sawit curah yang difortifikasi vitamin A dengan tiga jenis kadar peroksida awal yang berbeda. Parameter yang diukur dalam studi kinetika ini diantaranya adalah bilangan peroksida dan kadar asam lemak bebas dengan analisis titrimetri serta analisis kadar vitamin A menggunakan HPLC. Hasil yang diperoleh terlihat bahwa pembentukan bilangan peroksida dan asam lemak bebas mengikuti ordo nol sedangkan untuk degradasi vitamin A mengikuti ordo 1. Nilai konstanta laju reaksi (k) dan energi aktivasi dihitung menggunakan persamaan Arrhenius. Berdasarkan hasil yang diperoleh, nilai k semua parameter oksidasi cenderung meningkat seiring dengen peningkatan suhu. Nilai Ea untuk masing-masing parameter oksidasi diperoleh berkisar 44-64 kJ/mol (bilangan peroksida), 48-64 kJ/mol (asam lemak bebas) dan 62-83 kJ/mol (degradasi vitamin A). Berdasarkan besarnya nilai energi aktivasi yang diperoleh, minyak goreng sawit curah difortifikasi dengan bilangan peroksida awal 0,00 meq O2 aktif/kg minyak sangat sensitif terhadap suhu.

Kata kunci: vitamin A, fortifikasi , stabilitas, suhu , bilangan peroksida

ABSTRACT

DWI FITRIANI. Thermal Oxidation Kinetics of Unbranded Palm Frying Oil with Vitamin A Fortification. Supervised by NURI ANDARWULAN and PURWIYATNO HARIYADI.

Vitamin A is one of an essential vitamin for human body. However, the deficiency of vitamin A is still in the spotlight not only in Indonesia but also in the world. Fortification of Vitamin A into cooking oil is one of solution to resolve this problem. In the other hand, the stability of vitamin A is an important thing to be studied. There are factors that influence the stability of vitamin A such as heat and oxygen. In this present study, the cooking oil that will be fortified has a difference of initial peroxide number i.e. 0.00; 3.99; and 8.99 meq active O2/kg oil. Besides that, the cooking oil that used has differences of temperature storage i.e. 60; 75; and 90°C. The objective of this study was to obtaining the model of thermal oxidation kinetics of cooking oil fortified with vitamin A levels are three types of

different initial peroxide. The parameter that be used in this kinetic-study were the peroxide number, free fatty acid level using titrimetry analysis, and the level of vitamin A using HPLC. The result show that the formation of peroxide number and free fatty acid followed the zero order meanwhile the degradation of vitamin A followed the order 1. The reaction rate constant (k) and the energy of activation were calculated by using arrhenius equation. According to the result, the k-value from all of the parameter tends to increase by increasing of the time. The value of activation energy for each oxidation parameter were in ranges 44-64 kJ / mol for peroxide number, 48-64 kJ / mol for free fatty acid and 62-83 kJ / mol for degradation of vitamin A. According to the activation value that obtained, the fortified cooking oil with initial peroxide number 0.00 meq active O2/kg of oil is the most sensitive oil sample to the temperature in comparison with the other oil sample.

Skripsi

sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknologi Pertanian

pada

Departemen Ilmu dan Teknologi Pangan

KINETIKA OKSIDASI TERMAL MINYAK GORENG SAWIT

CURAH DENGAN FORTIFIKASI VITAMIN A

DWI FITRIANI

DEPARTEMEN ILMU DAN TEKNOLOGI PANGAN FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN

INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR

Judul Skripsi : Kinetika Oksidasi Termal Minyak Goreng Sawit Curah dengan Fortifikasi Vitamin A

Nama : Dwi Fitriani NIM : F24090028

Disetujui oleh

Prof.Dr.Ir.Nuri Andarwulan,Msi Pembimbing I

Prof.Dr.Ir.Purwiyatno Hariyadi,MSc Pembimbing II

Diketahui oleh

Dr.Ir. Feri Kusnandar,MSc Ketua Departemen

PRAKATA

Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah subhanahu wa ta’ala atas segala karunia-Nya serta tak lupa kepada junjungan nabi Muhammad shalallahu

‘alaihi wassalam sehingga skripsi yang berjudul “Kinetika Oksidasi Termal Minyak Goreng Sawit Curah dengan Fortifikasi Vitamin A” berhasil diselesaikan. Skripsi ini disusun sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknologi Pertanian pada Departemen Ilmu dan Tekonologi Pangan, Fakultas Pertanian, Institut Pertanian Bogor.

Penyelesaian Penulisan skripsi ini tidak terlepas dari doa, dukungan, semangat, dan bimbingan dari berbagai pihak. Oleh karena itu, dalam kesempatan ini penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada :

1. Keluarga tercinta, Alm. Bapak Ahmad Masni dan Ibu Titin Sumarni, Mulyana, Ira Elyza, Fikri Rizaldi, dan Humaira Nur Zahra atas doa, dukungan, semangat, dan kasih sayang yang diberikan hingga kini. 2. Keluarga Alm Bapak Ir. Mulyono, Ibu Azizah, Lathifah Az zahra,

Rasyid, Fauzan , Arif dan Afif serta Rahmi Yunida yang telah memberikan doa, semangat, dan dukungan kepada penulis.

3. Ibu Prof.Dr.Ir. Nuri Andarwulan, M.Si dan Bapak Prof.Dr.Ir. Purwiyatno Hariyadi,M.Sc selaku dosen pembimbing penulis selama penelitian dan penyusunan skripsi ini yang selalu memberikan arahan, bimbingan, nasehat, dan motivasi kepada penulis.

4. Bapak Dr.Ir. Drajat Martianto M.Si selaku dosen penguji dalam sidang skripsi penulis yang telah memberikan arahan dan evaluasi kepada penulis.

5. Global Alliance for Improved Nutrition (GAIN), Koalisi Fortifikasi Indonesia (KFI), dan South East Asia Food and Agricultural Science (SEAFAST) Center IPB yang telah memberikan dukungan material dalam pelaksanaan penelitian.

6. Manager penelitian (Mba Desty Gitapratiwi), Teknisi (Mba Ria C, Mba Ria N, Mas Agus, Mas Arif, Pak Sukarna, Teh Asih, dan Teh Eva) yang telah membantu penulis selama penelitian di laboratorium.

7. Sahabat dan teman seperjuangan : Chaca, Ivo, Ayu, Satrya, Gema,Yoga, Cora, Iyan, Lina, Yanda, Aji, Ardi,Aldith serta seluruh keluarga besar ITP 46 atas dukungan, kebersamaan selama di lab, semangat, dan bantuan yang diberikan kepada penulis baik selama penelitian maupun penyusunan skripsi ini.

8. Special thanks to Imam Hidayat yang telah memberikan semangat dan dukungan kepada penulis.

Semoga penelitian ini dapat bermanfaat dan berkontribusi terhadap perkembangan ilmu pengetahuan khususnya di bidang Ilmu dan Teknologi Pangan. Terima kasih.

Bogor, Februari 2014 Dwi Fitriani

DAFTAR ISI

DAFTAR TABEL vi

DAFTAR GAMBAR vi

DAFTAR LAMPIRAN vi

1. PENDAHULUAN 1

1.1 Latar Belakang 1

1.2 Tujuan Penelitian 2

2. METODE 2

2.1 Bahan dan Alat 2

2.2 Metode Penelitian 3

3. HASIL DAN PEMBAHASAN 6

3.1 Model kinetika pembentukan bilangan peroksida minyak goreng sawit curah

dengan fortifikasi vitamin A selama oksidasi 7

3.2 Model pembentukan asam lemak bebas minyak goreng sawit curah dengan

fortifikasi vitamin A selama oksidasi 15

3.3 Model kinetika degradasi vitamin A minyak goreng sawit curah dengan

fortifikasi vitamin A selama oksidasi 23

3.4 Rekomendasi praktis untuk penerapan penjualan di retailer 33

4.SIMPULAN DAN SARAN 34

4.1 Simpulan 34

4.2 Saran 35

DAFTAR PUSTAKA 35

LAMPIRAN 37

DAFTAR TABEL

Tabel 1 Hasil karakterisasi ketiga minyak goreng sawit curah difortifikasi

sebelum proses oksidasi 7

Tabel 2 Penentuan ordo reaksi peningkatan bilangan peroksida minyak goreng sawit curah bilangan peroksida awal 0,00; 3,99; 8,99 meq O2 aktif/kg minyak pada suhu 60,75, dan 90°C 12 Tabel 3 Nilai energi aktivasi ketiga minyak goreng sawit curah

difortifikasi vitamin A berdasarkan laju pembentukan peroksida 14 Tabel 4 Nilai k dan umur simpan minyak goreng sawit curah difortifikasi

dengan bilangan peroksida awal 0,00;3,99; 8,99 meq O2 aktif/kg minyak pada kondisi gelap dan suhu penyimpanan 30°C 15 Tabel 5 Penentuan ordo reaksi pembentukan asam lemak bebas minyak

goreng curah bilangan peroksida 0,00; 3,99; 8,99 meq O2 aktif

/kg minyak pada suhu 60,75, dan 90°C 21

Tabel 6 Nilai energi aktivasi ketiga minyak goreng sawit curah difortifikasi vitamin A berdasarkan laju pembentukan asam

lemak bebas 22

Tabel 7 Nilai k dan umur simpan minyak goreng sawit curah bilangan peroksida 0,00; 3,99; 8,99 meq O2 aktif/kg minyak dengan fortifikasi vitamin A pada kondisi gelap dan suhu penyimpanan 30ºC berdasarkan laju pembentukan asam lemak bebas 22 Tabel 8 Penentuan ordo reaksi degradasi vitamin A minyak goreng sawit

curah PV 0,00; 3,99; dan 8,99 meq O2 aktif/kg minyak pada

suhu 60, 75, dan 90ºC 28

Tabel 9 Nilai energi aktivasi ketiga minyak goreng sawit curah difortifikasi dengan vitamin A berdasarkan laju degradasi

vitamin A 29

Tabel 10 Jumlah vitamin A yang tersisa jika jumlah fortifikan awal yang ditambahkan 45 IU/gram pada suhu penyimpanan 30ºC dan kondisi gelap dengan menggunakan parameter mutu bilangan

peroksida 30

Tabel 11 Jumlah vitamin A yang ditambahkan agar pada akhir masa simpan terdapat minimal 45 IU/gram pada suhu penyimpanan 30ºC dan kondisi gelap dengan menggunakan parameter mutu

bilangan peroksida 31

Tabel 12 Jumlah vitamin A yang tersisa jika jumlah fortifikan awal yang ditambahkan 45 IU/gram pada suhu penyimpanan 30ºC dan kondisi gelap dengan menggunakan parameter mutu kadar asam

lemak bebas 31

Tabel 13 Jumlah vitamin A yang ditambahkan agar pada akhir masa simpan terdapat minimal 45 IU/gram pada suhu penyimpanan 30ºC dan kondisi gelap dengan menggunakan parameter kadar

asam lemak bebas 32

Tabel 14 Tabel rekomendasi minyak goreng sawit dengan berbagai bilangan peroksida awal pada kondisi penyimpanan gelap dan

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1 Diagram Alir Penelitian 4

Gambar 2 Model pembentukan bilangan peroksida minyak goreng sawit curah bilangan peroksida 0,00; 3,99; 8,99 meq O2 aktif/kg minyak difortifikasi vitamin A pada suhu penyimpanan 60°C 8 Gambar 3 Model pembentukan bilangan peroksida minyak goreng sawit

curah bilangan peroksida 0,00; 3,99; 8,99 meq O2 aktif/kg minyak difortifikasi vitamin A pada suhu penyimpanan 75°C 8 Gambar 4 Model pembentukan bilangan peroksida minyak goreng sawit

curah bilangan peroksida 0,00; 3,99; 8,99 meq O2 aktif/kg minyak difortifikasi vitamin A pada suhu penyimpanan 90°C 9 Gambar 5 Model pembentukan bilangan peroksida minyak goreng sawit

curah bilangan peroksida 0,00 meq O2 aktif/kg minyak pada

suhu penyimpanan 60,75, dan 90°C 10

Gambar 6 Model pembentukan bilangan peroksida minyak goreng sawit curah bilangan peroksida 3,99 meq O2 aktif/kg minyak pada

suhu penyimpanan 60,75, dan 90°C 11

Gambar 7 Model pembentukan bilangan peroksida minyak goreng sawit curah bilangan peroksida 8,99 meq O2 aktif/kg minyak pada

suhu penyimpanan 60,75, dan 90°C 11

Gambar 8 Perubahan konstanta laju reaksi pembentukan bilangan peroksida minyak goreng sawit curah bilangan peroksida 0,00; 3,99; 8,99 meq O2 aktif/kg minyak pada suhu 60,75,

dan 90°C 13

Gambar 9 Model kinetika pembentukan asam lemak bebas minyak goreng curah bilangan peroksida 0,00; 3,99; dan 8,99 meq O2 aktif/kg minyak dengan fortifikasi vitamin A pada suhu 60°C 16 Gambar 10 Model kinetika pembentukan asam lemak bebas minyak

goreng curah bilangan peroksida 0,00; 3,99; dan 8,99 meq O2 aktif/kg minyak dengan fortifikasi vitamin A pada suhu 75°C 17 Gambar 11 Model kinetika pembentukan asam lemak bebas minyak

goreng curah bilangan peroksida 0,00; 3,99; dan 8,99 meq O2 aktif/kg minyak dengan fortifikasi vitamin A pada suhu 90°C 17 Gambar 12 Model pembentukan asam lemak bebas minyak goreng sawit

curah bilangan peroksida awal 0,00 meq O2 aktif/kg minyak

pada suhu penyimpanan 60,75, dan 90°C 18

Gambar 13 Model pembentukan asam lemak bebas minyak goreng sawit curah bilangan peroksida awal 3,99 meq O2 aktif/kg minyak

pada suhu penyimpanan 60,75, dan 90°C 19

Gambar 14 Model pembentukan asam lemak bebas minyak goreng sawit curah bilangan peroksida awal 8,99 meq O2 aktif/kg minyak

pada suhu penyimpanan 60,75, dan 90°C 19

Gambar 15 Perubahan konstanta laju reaksi pembentukan asam lemak bebas minyak goreng sawit curah bilangan peroksida 0,00;3,99; dan 8,99 meq O2 aktif/kg minyak pada suhu 60,75,

dan 90ºC 20

Gambar 17 Model degradasi vitamin A minyak goreng sawit curah bilangan peroksida 0,00 meq O2 aktif/kg minyak pada suhu

60, 75, dan 90ºC 24

Gambar 18 Model degradasi vitamin A minyak goreng sawit curah bilangan peroksida 3,99 meq O2 aktif/kg minyak pada suhu

60, 75, dan 90ºC 25

Gambar 19 Model degradasi vitamin A minyak goreng sawit curah bilangan peroksida 8,99 meq O2 aktif/kg minyak pada suhu

60, 75, dan 90ºC 25

Gambar 20 Grafik hubungan antara log k degradasi vitamin A (/jam) dengan bilangan peroksida awal (meq O2 aktif/kg minyak) 26 Gambar 21 Perubahan konstanta laju reaksi degradasi vitamin A minyak

goreng sawit curah bilangan peroksida 0,00;3,99; dan 8,99 meq O2 aktif/kg minyak pada suhu 60,75, dan 90ºC 29

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran 1 Rekapitulasi perubahan bilangan peroksida minyak goreng curah bilangan peroksida 0,00 meq O2 aktif/kg minyak

pada suhu 60,75, dan 90ºC 37

Lampiran 2 Rekapitulasi perubahan bilangan peroksida minyak goreng curah bilangan peroksida 3,99 meq O2 aktif/kg minyak

pada suhu 60,75, dan 90ºC 38

Lampiran 3 Rekapitulasi perubahan bilangan peroksida minyak goreng curah bilangan peroksida 8,99 meq O2 aktif/kg minyak

pada suhu 60,75, dan 90ºC 39

Lampiran 4 Rekapitulasi perubahan kadar asam lemak bebas minyak goreng sawit curah bilangan peroksida 0,00 meq O2 aktif/kg minyak pada suhu 60,75, dan 90ºC 40 Lampiran 5 Rekapitulasi perubahan kadar asam lemak bebas minyak

goreng sawit curah bilangan peroksida 3,99 meq O2 aktif/kg minyak pada suhu 60,75, dan 90ºC 41 Lampiran 6 Rekapitulasi perubahan kadar asam lemak bebas minyak

goreng sawit curah bilangan peroksida 8,99 meq O2 aktif/kg minyak pada suhu 60,75, dan 90ºC 42 Lampiran 7 Rekapitulasi degradasi vitamin A minyak goreng sawit curah

bilangan peroksida awal 0,00 meq O2 aktif/kg minyak

pada suhu 60,75, dan 90ºC 43

Lampiran 8 Rekapitulasi degradasi vitamin A minyak goreng sawit curah bilangan peroksida awal 3,99 meq O2 aktif/kg minyak

pada suhu 60,75, dan 90ºC 44

Lampiran 9 Rekapitulasi degradasi vitamin A minyak goreng sawit curah bilangan peroksida awal 8,99 meq O2 aktif/kg minyak

pada suhu 60,75, dan 90ºC 45

Lampiran 10 Hasil perhitungan jumlah vitamin A yang tersisa jika kadar vitamin A awal sebesar 45 IU/gram pada kondisi

1. PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Vitamin A merupakan salah satu zat gizi mikro penting yang larut dalam lemak dan disimpan dalam hati serta tidak dapat dibuat oleh tubuh sehingga harus dipenuhi dari luar (esensial). Vitamin A berfungsi untuk penglihatan, pertumbuhan, dan meningkatkan daya tahan tubuh terhadap penyakit (Adawiah 2012). Begitu penting peranan vitamin A bagi tubuh, akan tetapi kasus kekurangan vitamin A (KVA) masih menjadi masalah gizi yang serius di Indonesia bahkan di dunia. Masalah kekurangan vitamin A timbul karena kurangnya asupan vitamin A dari makanan sehari-hari, tingkat sosial ekonomi yang rendah, kurangnya pengetahuan masyarakat akan pentingnya mengonsumsi vitamin A (Tiarapuri 2012) atau terjadinya gangguan penyerapan dan penggunaan vitamin A dalam tubuh akibat infestasi cacing, diare dan rendahnya konsumsi lemak (Adawiah 2012).

Salah satu upaya yang dapat dilakukan untuk mengatasi masalah kekurangan vitamin A di Indonesia ialah melakukan fortifikasi vitamin A pada minyak goreng mengingat sekitar 70 persen masyarakat di Indonesia mengonsumsi minyak goreng (Tiarapuri 2012). Berdasarkan survei yang dilakukan Martianto et al. (2005), rata-rata konsumsi minyak goreng di Indonesia sebesar 23 gram perhari. Minyak goreng yang banyak digunakan oleh masyarakat Indonesia adalah minyak sawit, tidak hanya digunakan sebagai medium untuk menggoreng akan tetapi minyak goreng sawit dapat digunakan sebagai ingridien atau menjadi pelumas untuk produk-produk yang dibuat dengan proses ekstrusi.

Beberapa pertimbangan fortifikasi vitamin A pada minyak goreng diantaranya adalah minyak goreng dipakai oleh masyarakat luas, vitamin A dan provitamin A sangat larut dalam minyak goreng, vitamin A umumnya lebih stabil dalam minyak goreng daripada dalam bahan pangan lainnya, minyak goreng membantu absorpsi dan pemanfaatan vitamin A, teknologi fortifikasi tersedia dan sederhana serta biaya fortifikasi terjangkau.

Fortifikasi vitamin A ke dalam minyak goreng merupakan salah satu cara untuk menyediakan vitamin A bagi anak-anak dan balita termasuk masyarakat karena dinilai tidak berbahaya dan tidak akan menyebabkan keracunan karena telah disesuaikan dengan standar yang berlaku. Standar Nasional Indonesia (SNI) menetapkan standar minyak goreng sawit harus memiliki kandungan vitamin A minimal sebanyak 45 IU/gram (SNI 2012). Oleh karena itu, pemerintah mewajibkan fortifikasi vitamin A pada minyak goreng, khususnya pada minyak goreng kemasan. Akan tetapi mayoritas masyarakat Indonesia menggunakan minyak goreng sawit curah sebagai medium untuk menggoreng dengan pertimbangan harga yang lebih terjangkau daripada minyak goreng kemasan. Praktek penjualan minyak goreng sawit curah di lapangan yang memprihatinkan menjadi salah satu kendala keefektifan dari program ini.

Hal yang menjadi perhatian pokok dalam program fortifikasi vitamin A ke dalam minyak goreng ialah faktor stabilitas minyak goreng tersebut selama pendistribusian, penyimpanan, dan praktek penjualan yang dilakukan oleh retailer. Selain itu hasil yang diperoleh dari penelitian ini dapat digunakan untuk

2

menentukan umur simpan pada kondisi tertentu dan dapat digunakan untuk menghitung jumlah fortifikan yang tersisa jika kadar vitamin A awal yang ditambahkan sebesar 45 IU/gram sesuai dengan ketentuan yang telah ditetapkan oleh Badan Standar Nasional Indonesia (SNI). Oleh karena itu, perlu dilakukan sebuah penelitian mengenai kinetika oksidasi minyak goreng difortifikasi ini untuk melihat pola kerusakan dan perubahan-perubahan karakteristik kimia pada minyak tersebut selama penyimpanan guna memperoleh model kinetika.

1.2 Tujuan Penelitian

Penelitian ini bertujuan untuk memperoleh model kinetika oksidasi termal dari minyak goreng sawit curah yang difortifikasi vitamin A dengan tiga jenis kadar peroksida awal yaitu 0,00, 3,99, dan 8,99 meq O2/kg minyak dalam bentuk persamaan Arrhenius dengan R2 di atas 0,7. Model kinetika yang diperoleh dapat digunakan untuk memprediksi stabilitas oksidatif dan masa simpan ketiga jenis minyak tersebut. Penelitian ini juga dapat memberikan informasi mengenai pengaruh pembentukan peroksida dan asam lemak bebas terhadap laju degradasi vitamin A serta dapat menentukan parameter mana antara pembentukan peroksida atau asam lemak bebas pada minyak goreng sawit difortifikasi vitamin A yang lebih berpengaruh terhadap laju degradsi vitamin A.

.

2. METODE

2.1 Bahan dan Alat

Bahan utama yang digunakan dalam penelitian ini adalah minyak goreng sawit dengan bilangan peroksida 0 (nol) yang diperoleh dari PT Multimas Nabati Asahan dan minyak goreng sawit curah yang dibeli dari pasar Dramaga, vitamin A palmitat sebagai fortifikan dari PT Sinar Mas serta retinil asetat yang diperoleh dari Sigma digunakan sebagai standar internal. Bahan-bahan lain yang digunakan adalah bahan kimia yang dibutuhkan dalam analisis kimia seperti NaOH (Merck KgaA) 0,01N, Na2S2O3 (Merck KgaA) 0,05 N, indikator pati (Merck KgaA), Padatan K2Cr2O7 (Merck KgaA), HCL 37% (Merck KgaA), asam asetat glacial 60 % (Merck KgaA), kloroform (Merck KgaA), aquades, larutan KI (Merck KgaA) jenuh, etanol (Mallinckrodt Chemical) 95 %, asam oksalat (Merck KgaA), indicator phenolftalein (Merck KgaA), 2-propanol (Merck KgaA), heksana (Merck KgaA), metanol , dan etilen diklorida.

Alat yang digunakan dalam penelitian ini diantaranya adalah inkubator (K Lab Incubator No IN-601) untuk penyimpanan sampel pada suhu 600C, 750C, 900C, spektrofotometer (SHIMADZU Spectrophometer UV-VIS 2450) untuk uji aktivitas baku konsentrat vitamin A, HPLC (Shimadzu LC-20AD dengan detektor UV/VIS Shimadzu SPD-20A) untuk analisis kadar vitamin A sampel, neraca analitik, termometer, agitator, serta alat-alat gelas lainnya yang dibutuhkan dalam analisis bilangan peroksida dan kadar asam lemak bebas.

3 2.2 Metode Penelitian

2.2.1 Persiapan sampel minyak goreng sawit

Sampel yang digunakan dalam penelitian ini terdiri dari 3 sampel minyak goreng sawit curah dengan bilangan peroksida awal yang berbeda-beda yaitu 0, 4, dan 8. Minyak goreng sawit curah bilangan peroksida 4 didapat dengan cara menyimpan minyak goreng sawit curah pada suhu 30-43°C selama 80 jam. Sementara Minyak goreng sawit bilangan peroksida 8 didapat dengan cara menyimpan minyak goreng sawit curah pada suhu yang sama yaitu 30-43°C selama 140 jam.

2.2.2 Karakterisasi awal sampel dan analisis aktivitas baku vitamin A Palmitat

Ketiga sampel tersebut kemudian dianalisis bilangan peroksida awal sebelum dilakukan fortifikasi untuk memastikan apakah minyak goreng sawit curah tersebut telah mencapai bilangan peroksida yang telah ditentukan. Sementara analisis aktivitas baku vitamin A dilakukan untuk mengetahui seberapa besar aktivitas vitamin A sesungguhnya guna mengetahui jumlah vitamin A Palmitat yang akan ditambahkan ke dalam minyak goreng sawit agar setara dengan minimal 45 IU/gram.

2.2.3 Fortifikasi vitamin A ke dalam minyak sawit curah dan karakterisasi kimia awal minyak goreng sawit yang telah difortifikasi

Ketiga minyak sawit curah tersebut kemudian difortifikasi dengan kadar vitamin A Palmitat sebesar minimal 45 IU/gram. Proses fortifikasi minyak dengan vitamin A diawali dengan pre-dilution yaitu dengan cara mencampurkan konsentrat vitamin A yang telah ditimbang dalam gelas piala gelap dan tertutup dengan 30 ml minyak kedalamnya kemudian dilakukan pengadukan dengan menggunakan stirer selama 20 menit. Hal tersebut dilakukan sebanyak tiga kali. Setelah pre-dilution selesai, pengadukan dilakukan dalam wadah 15 L gelap dan tertutup dengan kecepatan 180-210 rpm selama 1 jam.

Proses pencampuran dilakukan pada suhu ruang. Minyak hasil fortifikasi dikemas dalam botol gelap tertutup yang telah dihembus dengan gas nitrogen dan disimpan dalam freezer suhu -20ºC apabila minyak tersebut tidak langsung masuk ke dalam perlakuan. Uji homogenitas perlu dilakukan untuk mengetahui apakah campuran antara minyak dan fortifikan telah homogen untuk itu dilakukan sampling sebanyak 5 kali pada 5 titik yang berbeda yaitu pada bagian kiri atas, kanan atas, tengah, kiri bawah, dan kanan bawah. Sampel yang diambil kemudian diukur kadar vitamin A. Selain itu, dilakukan pula karakterisasi awal minyak setelah difortifikasi yang meliputi analisis bilangan peroksida dan kadar asam lemak bebas sebelum minyak tersebut masuk ke dalam perlakuan dan data yang diperoleh dijadikan sebagai data awal (to).

2.2.4 Perlakuan, Sampling dan Analisis Sampel

Ketiga minyak goreng sawit curah yang telah difortifikasi dengan vitamin A kemudian dilakukan pengemasan dalam botol gelap 150 ml tanpa tutup sebanyak 80 ml. Penyimpanan botol sampel dilakukan di dalam inkubator pada suhu 600C, 750C, dan 900C. Selama masa penyimpanan dilakukan pengambilan sampel pada 7 waktu penyimpanan. Penyamplingan sampel dilakukan pada waktu tertentu dengan cara mengeluarkan sampel dari inkubator kemudian langsung diletakkan

4

dalam wadah berisi air dingin dengan suhu sekitar 13ºC selama 15 menit. Ketiga jenis sampel minyak goreng sawit curah difortifikasi yang sudah dikeluarkan dari perlakuan kemudian dikarakterisasi sifat-sifat kimianya dengan analisis kadar vitamin A, bilangan peroksida, dan kadar asam lemak bebas untuk melihat kinetika oksidasi minyak sawit selama penyimpanan. Penelitian ini dilakukan sebanyak 2 kali ulangan. Untuk analisis bilangan peroksida dan kadar asam lemak bebas dilakukan triplo sementara untuk analisis kadar vitamin A dilakukan duplo. Berikut merupakan diagram alir penelitian secara keseluruhan (Gambar 1).

Gambar 1 Diagram Alir Penelitian

Minyak goreng curah dari PT Multimas Nabati

Asahan

Minyak goreng curah dari pasar Dramaga

Minyak goreng curah dari pasar Dramaga

Pengecekan bilangan peroksida

MGC PV0 MGC PV 1,9991 MGC PV 1,9991

Penyimpanan pada suhu 30-43°C selama 80 jam

Penyimpanan pada suhu 30-43°C selama 140 jam

MGC PV 3,9954 MGC PV 7,9897

Pencampuran dengan vitamin A setara 45 IU/gram

Pre dilution selama 20 menit dilakukan sebanyak 3 kali ulangan

Pengadukan dalam wadah 15 L tertutup selama 1 jam dengan kecepatan 190-210 rpm

Pengemasan dalam botol amber tertutup dan pengembusan dengan gas N2

Pengujian karakterisasi awal

Pengisian 80 ml minyak dalam botol sampel 150 ml kondisi gelap dan terbuka

Penyimpanan dalam inkubator pada suhu 60, 75, dan 90ºC

Pengambilan sampel sebanyak 7 titik waktu penyimpanan

5

2.2.5 Prosedur Analisis Kimia

2.2.5.1Analisis Bilangan Peroksida Metode Titrimetri Asam Asetat-Choloform (AOCS Ca 8b-90, 2012)

Ditimbang 5 gram contoh minyak ke dalam Erlenmeyer 250 ml, kemudian ditambahkan 30 ml asam asetat-kloroform (3:2), digoyang hingga larut, kemudian ditambahkan 0,5 ml KI jenuh, segera simpan dalam ruang gelap selama dua menit, dibiarkan dengan penggoyangan selama 2 menit tepat, kemudian segera ditambahkan 30 ml aquades. Tambahkan 4 tetes indikator pati 1 %. Selanjutnya dititrasi dengan sodium tiosulfat 0,05 N hingga jernih. Lakukan prosedur yang sama untuk blanko. Titrasi blanko tidak boleh melebihi 0,1 ml dari 0,05 N larutan sodium tiosulfat.

2.2.5.2 Analisis Bilangan Asam dan Asam Lemak Bebas (AOCS Ca 5a-40, 2012)

Ditimbang 10 gram contoh minyak ke dalam erlemeyer 100 ml, kemudian ditambahkan 50 ml etanol 95 % netral, tutup segera dengan alumunium foil dan panaskan dalam waterbath selama 1 menit kemudian tambahkan 4 tetes indikator phenoftalein sesaat sebelum titrasi, goyangkan agar tercampur homogen, kemudian dititrasi dengan NaOH 0,01 N sambil digoyang. Titrasi dilakukan sampai warna pink permanen selama 30 detik.

2.2.5.3 Penentuan Aktivitas Baku Vitamin A (European Pharmacopeia 6.0, 2008)

Vitamin A palmitat ditimbang sebanyak 0,07 gram retinyl palmitate dalam labu takar 100 ml, dilarutkan dengan 5 ml n-heksana, diencerkan dengan 2-propanol hingga tanda tera dan vortex hingga homogen. Kemudian 1 ml larutan ditera kembali dalam labu takar 100 ml yang lainnya dengan 2-propanol. Pengukuran absorbansi dilakukan dengan menggunakan spektrofotometer UV-Vis pada panjang gelombang maksimum 326 nm.

2.2.5.4Analisis Vitamin A Metode High Performance Liquid Chromatography (HPLC) (Tanumihardjo et al. 2002 dengan modifikasi)

Persiapan standar

Dipipet 100 µl retinil asetat kemudian tambahkan 400 µl KOH:H2O (50:50), letakkan dalam waterbath pada suhu 45ºC selama 60 menit, selanjutnya ekstrak sampel dengan heksana sebanyak 1,5 ml (dilakukan 3 kali) kemudian divortex dan diambil cairan yang terpisah pada permukaan atas dan letakkan pada vial yang baru, setelah itu diuapkan dengan menggunakan gas nitrogen hingga kering, larutkan dengan 100 µl campuran antara metanol:dimethyl chloride (75:25), selanjutnya sebanyak 20 µl di injeksikan ke dalam HPLC dengan kecepatan alir 1,0 ml/menit, panjang gelombang 335 nm selama 15 menit. Fase gerak yang digunakan adalah campuran antara metanol:aquades dengan perbandingan 89:11.

Persiapan Sampel

Dipipet 25 µl sampel minyak kemudian tambahkan 750 µl etanol dan 400 µl KOH:H20 (50:50), letakkan dalam waterbath pada suhu 45ºC selama 1 jam, selanjutnya ekstrak sampel dengan heksana sebanyak 1,5 ml secara bertahap yaitu dengan cara dipipet sebanyak 0,5 ml dan dilakukan sebanyak 3 kali ulangan agar

6

sampel benar-benar terekstrak dan vitamin A yang akan diukur terpisah secara sempurna kemudian divortex dan di ambil cairan yang terpisah pada permukaan atas dan letakkan pada vial yang baru, setelah itu diuapkan dengan menggunakan gas nitrogen hingga kering, larutkan dengan 200 µl campuran antara metanol:dimethyl chloride (75:25), selanjutnya sebanyak 20 µl diinjeksikan ke dalam HPLC dengan kecepatan alir 1,0 ml/menit, panjang gelombang 335 nm selama 10 menit. Fase gerak yang digunakan adalah campuran antara metanol:aquades dengan perbandingan 89:11.

2.2.5.5Penentuan Massa Jenis Minyak (AOAC Official Method 985.19) Kalibrasi piknometer dengan cara mengisi piknometer dengan air mendidih yang sudah didinginkan mencapai suhu 5ºC di bawah suhu konstan penangas air (pengisian dilakukan sampai air dalam botol meluap dan tidak ada gelembung udara di dalamnya) kemudian lekatkan termometer pada piknometer dan hindarkan dari gelembung gas. Setelah 1 jam, atur tingkat H2O untuk memastikan kapasitas piknometer dan piknometer dikeluarkan dari penangas air, dilap dengan kertas tisu dan di timbang. Keluarkan air dari piknometer dan bilas piknometer dengan alkohol kemudian dengan eter, setelah kering piknometer ditimbang.

Penentuan densitas sampel

Saring minyak dengan kertas saring, perlakukan contoh minyak seperti langkah kalibrasi piknometer dengan sampel minyak sebagai pengganti air.

2.2.6 Analisis Data

Perubahan parameter oksidasi seperti bilangan peroksida, kadar asam lemak bebas, dan kadar vitamin A selama penyimpanan dibuat grafik ordo agar terlihat pola kerusakannya dengan Microsoft Excel 2007. Mula-mula data perubahan parameter oksidasi minyak curah yang diperoleh diolah untuk mendapatkan nilai konstanta laju reaksi (k) pada masing-masing suhu. Nilai k yang diperoleh kemudian di-ln-kan dan dibuatlah hubungan antara nilai 1/T dalam kelvin pada sumbu x dan nilai ln k pada sumbu y untuk masing-masing suhu yaitu 60, 75, dan 90ºC sehingga didapat masing-masing persamaan untuk ketiga jenis minyak. Untuk membuat persamaan Arrhenius dibutuhkan minimal dua set nilai konstanta reaksi (k) dan suhu (T) (Keii 2004). Dari persamaan tersebut dapat diperoleh nilai k, Ea dan juga dapat digunakan untuk menghitung umur simpan minyak difortifikasi.

3. HASIL DAN PEMBAHASAN

Penelitian ini dilakukan dengan menggunakan tiga sampel minyak goreng sawit curah dengan bilangan peroksida awal yang berbeda-beda yaitu 0,00; 3,99; dan 8,99 meq O2 aktif/kg minyak. Ketiga sampel tersebut difortifikasi dengan vitamin A bentuk ester yaitu retinil palmitat dengan kadar fortifikan minimal sebesar 45 IU/gram dan disimpan pada suhu 60,75, dan 90ºC. Hal yang menjadi parameter dalam penelitian ini adalah bilangan peroksida, kadar asam lemak bebas, dan kadar vitamin A. Karakterisasi sifat kimia dari masing-masing minyak goreng sawit curah dalam penelitian ini perlu dianalisis sebelum proses oksidasi dilakukan. Hal ini penting diketahui sebelum proses oksidasi untuk

7 memperkirakan bagaimana minyak goreng sawit curah tersebut akan teroksidasi sehingga bisa ditentukan lama proses oksidasi dan titik pengambilan sampel (Ayustaningwarno 2010). Berikut merupakan hasil karakterisasi awal minyak goreng sawit curah difortifikasi sebelum proses oksidasi dilakukan (Tabel 1). Dari hasil karakterisasi awal ketiga minyak goreng sawit curah tersebut terlihat bahwa nilai kadar vitamin A awal yang berbeda-beda dari ketiga minyak goreng sawit curah difortifikasi hal ini karena terdapat sedikit perbedaan antara hasil perhitungan konsentrat dengan hasil penimbangan. Selain itu, dilakukan pula pengukuran terhadap massa jenis minyak goreng difortifikasi ini untuk mengkonversi unit kadar vitamin A yang dihasilkan dari instrumen HPLC yaitu IU/ml menjadi IU/gram sesuai dengan SNI tahun 2012.

Tabel 1 Hasil karakterisasi ketiga minyak goreng sawit curah difortifikasi sebelum proses oksidasi

Parameter Minyak goreng sawit curah difortifikasi 1

Minyak goreng sawit curah difortifikasi 2

Minyak goreng sawit curah difortifikasi 3 Bilangan peroksida

(meq O2 aktif/kg

minyak)

0,0000 3,9954 8,9871

Kadar Asam lemak bebas (%)

0,0903 0,2378 0,2542

Kadar vitamin A (IU/gram)

55,85 51,36 67,49

Massa jenis minyak fortifikasi (g/ml)

0,91 0,91 0,91

3.1 Model kinetika pembentukan bilangan peroksida minyak goreng sawit curah dengan fortifikasi vitamin A selama oksidasi

Bilangan peroksida merupakan salah satu parameter penentu kualitas minyak. Selama proses oksidasi dengan menggunakan panas, terjadi peningkatan bilangan peroksida hal ini disebabkan oleh proses pembentukan peroksida akibat oksidasi lipid yang dipicu karena adanya panas. Panas merupakan salah satu inisiator terjadinya proses oksidasi lipid. Bila ada panas, lemak tidak jenuh (LH) akan teroksidasi membentuk radikal karbon dengan pusat alkol (L•) kemudian radikal ini akan bereaksi cepat dengan oksigen molekuler membentuk radikal

peroksil yang tidak stabil (LOO•). Radikal ini dapat mengabstraksi atom hidrogen

dari molekul lipid lainnya membentuk hidroperoksida (LOOH) dan radikal baru. Proses ini terus menerus menghasilkan radikal bebas lipid. Pembentukkan produk nonradikal dihasilkan dari kombinasi dua radikal dapat menghentikan reaksi berantai pada proses propagasi (Wrolstad et al. 2005). Dengan mengetahui model kinetika peningkatan bilangan peroksida minyak goreng sawit curah dapat menjadi cara yang berguna untuk menentukan kondisi penyimpanan yang sesuai agar proses oksidasi dapat diperlambat. Berikut merupakan model kinetika pembentukan peroksida ketiga minyak goreng sawit curah yang disimpan pada suhu 60,75, dan 90°C.

8

Gambar 2 Model pembentukan bilangan peroksida minyak goreng sawit curah bilangan peroksida 0,00; 3,99; 8,99 meq O2 aktif/kg minyak difortifikasi vitamin A pada suhu penyimpanan 60°C

y = 0.1617x R² = 0.9581 y = 0.1848x + 3.9954

R² = 0.9794

y = 0.2145x + 8.9871 R² = 0.9703

0 10 20 30 40 50 60 70 80

0 100 200 300 400 500

B il a n g a n p er o k sid a (m eq O 2 a k tif/ k g m in y a k )

lama penyimpanan (jam)

PV 0,00 meq/kg PV 3,99 meq/kg PV 8,99 meq/kg y = 0.0415x

R² = 0.8803 y = 0.0598x + 3.9954

R² = 0.9320

y = 0.0619x + 8.9871 R² = 0.9611

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

0 500 1000 1500 2000

B il a n g a n p ero k si d a (m eq O 2 a k ti f /k g m in y a k )

lama penyimpanan (jam)

PV 0,00 meq/kg PV 3,99 meq/kg PV 8,99 meq/kg

Gambar 3 Model pembentukan bilangan peroksida minyak goreng sawit curah bilangan peroksida 0,00; 3,99; 8,99 meq O2 aktif/kg minyak difortifikasi vitamin A pada suhu penyimpanan 75°C

9

y = 0.2836x R² = 0.9881 y = 0.2473x + 3.9954

R² = 0.9933

y = 0.2301x + 8.9871 R² = 0.9742

0 10 20 30 40 50 60

0 50 100 150 200

B ila n a g n P er o k sid a (m eq O 2 a k tif/ k g m in y a k )

Lama Penyimpanan (jam)

Berdasarkan hasil yang diperoleh, terlihat bahwa ketiga minyak goreng bilangan peroksida 0,00; 3,99; dan 8,99 meq O2 aktif/kg minyak mengalami peningkatan bilangan peroksida sebanding dengan lamanya waktu penyimpanan seperti yang terlihat pada Gambar (2), (3), dan (4). Hal ini sesuai dengan penelitian yang telah dilakukan oleh Calligaris (2005) menggunakan minyak zaitun sebagai bahan uji yang disimpan pada suhu 3, 25, 40, dan 60°C yang terus mengalami peningkatan sampai pada hari ke-50. Penelitian yang dilakukan oleh Crapiste et al. (1999) dengan minyak bunga matahari sebagai bahan uji yang disimpan pada suhu 30, 47, dan 67°C menunjukkan hal yang sama bahwa bilangan peroksida terus meningkat dari waktu ke waktu dan terlihat signifikan ketika terjadi peningkatan suhu karena peningkatan kecepatan oksidasi sebanding dengan peningkatan suhu (Tan et al 2001).

Untuk melihat adanya pengaruh bilangan peroksida awal terhadap nilai konstanta laju reaksi dapat dilihat dari ketiga gambar diatas. Minyak goreng sawit curah dengan fortifikasi vitamin A bilangan peroksida 0,00; 3,99; dan 8,99 meq O2 aktif/kg minyak yang disimpan pada suhu 60ºC memiliki nilai k yang berbeda-beda. Bila diurutkan dari nilai k terbesar hingga yang terkecil minyak goreng sawit curah bilangan peroksida 8,99 meq O2 aktif/kg minyak memiliki nilai k terbesar yaitu sebesar 0,0619 meq O2 aktif/kg minyak jam-1, kemudian minyak goreng sawit curah bilangan peroksida 3,99 meq O2 aktif/kg minyak yaitu sebesar 0,0598 meq O2 aktif/kg minyak jam-1 dan minyak goreng sawit curah bilangan peroksida 0,00 meq O2 aktif/kg minyak 0,0415 meq O2/kg minyak jam-1. Begitu juga dengan minyak goreng sawit curah bilangan peroksdia 0,00; 3,99; dan 8,99 meq O2 aktif/kg minyak yang disimpan pada suhu 75ºC pada Gambar 3, bila diurutkan minyak goreng sawit curah bilangan peroksida 8,99 meq O2 aktif/kg minyak memiliki nilai k terbesar kemudian minyak goreng sawit curah bilangan peroksida 3,99 dan nilai k yang terkecil ditunjukan oleh minyak goreng sawit Gambar 4 Model pembentukan bilangan peroksida minyak goreng sawit curah

bilangan peroksida 0,00; 3,99; 8,99 meq O2 aktif/kg minyak difortifikasi vitamin A pada suhu penyimpanan 90°C

10

y = 0.0415x R² = 0.8803

y = 0.1617x R² = 0.9581 y = 0.2836x

R² = 0.9881

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

0 500 1000 1500 2000

B il a n g a n Per o k sid a (m eq O 2 a k tif/k g m in y a k )

Lama Penyimpanan (jam)

Suhu 60 C Suhu 75 C Suhu 90 C

curah bilangan peroksida awal 0,00 meq O2 aktif/kg minyak. Ketiga minyak goreng sawit curah difortifikasi vitamin A yang disimpan pada suhu 75°C memiliki nilai k berturut-turut dari yang terbesar hingga terkecil 0,2145; 0,1848; dan 0,1617 meq O2 aktif/kg minyak jam-1. Hal ini menandakan bahwa semakin besar bilangan peroksida awal maka akan semakin besar nilai k dan laju pembentukan peroksida juga semakin cepat.

Sementara hasil yang berbeda ditunjukan oleh ketiga minyak goreng sawit curah difortifikasi vitamin A yang disimpan pada suhu 90°C, nilai k terbesar terlihat pada minyak goreng sawit curah bilangan peroksida awal 0,00 meq O2 aktif/kg minyak yaitu sebesar 0,2836 meq O2 aktif/kg minyak jam-1, sedangkan minyak goreng sawit curah bilangan peroksida awal 3,99 meq O2 aktif/kg minyak memiliki nilai k sebesar 0,2473 meq O2 aktif/kg minyak jam-1 serta 0,2301 meq O2 aktif/kg minyak jam-1 untuk minyak goreng sawit curah difortifikasi vitamin A dengan bilangan peroksida awal 8,99 meq O2 aktif/kg minyak. Dalam suhu penyimpanan 90°C terlihat bahwa minyak goreng sawit curah difortifikasi dengan bilangan peroksida 0,00 meq O2 aktif/kg minyak laju pembentukan peroksida lebih cepat diantara kedua minyak fortifikasi yang lainnya.

Peningkatan bilangan peroksida juga dapat dilihat dari ketiga gambar di bawah ini yang menunjukkan prilaku minyak goreng sawit curah difortifikasi dengan vitamin A bilangan peroksida awal 0,00; 3,99; dan 8,99 meq O2 aktif/kg minyak jika disimpan pada suhu 60ºC (Gambar 5), suhu 75 ºC (Gambar 6), dan suhu 90 ºC (Gambar 7). Dari hasil yang diperoleh terlihat bahwa adanya pengaruh peningkatan suhu penyimpanan terhadap nilai konstanta laju reaksi dimana peningkatan suhu penyimpanan memperbesar nilai k.

Gambar 5 Model pembentukan bilangan peroksida minyak goreng sawit curah bilangan peroksida 0,00 meq O2 aktif/kg minyak pada suhu penyimpanan 60,75, dan 90°C

11

y = 0.0619x + 8.9871 R² = 0.9611

y = 0.2145x + 8.9871 R² = 0.9703

y = 0.2301x + 8.9871 R² = 0.9742

0 10 20 30 40 50 60

0 100 200 300 400 500 600

B il a n g a n Per o k sid a (m eq O 2 a k tif/ k g m in y a k )

Lama Penyimpanan (jam)

Suhu 60°C Suhu 75°C Suhu 90°C y = 0.0598x + 3.9954

R² = 0.9320 y = 0.1848x + 3.9954

R² = 0.9794 y = 0.2473x + 3.9954

R² = 0.9933

0 10 20 30 40 50 60 70

0 100 200 300 400 500 600 700 800 900

B il a n g a n Per o k sid a (m eq O 2 a k tif/ k g m in y a k )

Lama Penyimpanan (jam)

Suhu 60°C

Suhu 75°C

Suhu 90°C

Gambar 7 Model pembentukan bilangan peroksida minyak goreng sawit curah bilangan peroksida 8,99 meq O2 aktif/kg minyak pada suhu penyimpanan 60,75, dan 90°C

Gambar 6 Model pembentukan bilangan peroksida minyak goreng sawit curah bilangan peroksida 3,99 meq O2 aktif/kg minyak pada suhu penyimpanan 60,75, dan 90°C

12

Untuk memperoleh kinetika peningkatan bilangan peroksida ketiga minyak goreng sawit curah tersebut diperlukan beberapa tahap, tahap pertama adalah menentukan ordo reaksi, ordo reaksi didapatkan dengan cara menghitung linearitas waktu dengan konsentrasi c (untuk ordo 0), Ln c (untuk ordo 1), 1/c (untuk ordo 2), kemudian dilihat linearitas yang paling tinggi sehingga didapatkan ordo reaksinya seperti pada Tabel 2

Tabel 2 Penentuan ordo reaksi peningkatan bilangan peroksida minyak goreng sawit curah bilangan peroksida awal 0,00; 3,99; 8,99 meq O2 aktif/kg minyak pada suhu 60,75, dan 90°C

Suhu (ºC)

Bilangan peroksida (meq O2

aktif/kg minyak)

Parameter Ordo 0 C Ordo 1 Ln C Ordo 2 1/C 60ºC 0,00

R2 0,9589 0,8603 0,2509

Slope 0,0665 0,0029 0,000043

Intersep 0,00 0,00 0,00

K 0,0665 0,0029 0,000043

3,99

R2 0,9320 0,9515 0,6784

Slope 0,0598 0,0036 -0,0004 Intersep 3,9954 1,3851 0,2503

K 0,0598 0,0036 0,0004

8,99

R2 0,9611 0,9618 0,8355

Slope 0,0619 0,0033 -0,0002 Intersep 8,9871 2,1958 0,1113

K 0,0619 0,0033 0,0002

75ºC

0,00

R2 0,9581 0,8096 0,2632

Slope 0,1617 0,0128 0,0001

Intersep 0,00 0,00 0,00

K 0,1617 0,0128 0,0001

3,99

R2 0,9794 0,7315 0,0419

Slope 0,1848 0,0100 -0,0009 Intersep 3,9954 1,3851 0,2503

K 0,1848 0,0100 0,0009

8,99

R2 0,9703 0,9799 0,8327

Slope 0,2145 0,0107 -0,0006 Intersep K 8,9871 0,2145 2,1958 0,0107 0,1113 0,0006 90ºC 0,00

R2 0,9881 0,4763 0,7474

Slope 0,2836 0,0272 0,0003

Intersep 0,00 0,00 0,00

K 0,2836 0,0272 0,0003

3,99

R2 0,9933 0,8030 0,2002

Slope 0,2473 0,0172 -0,0018 Intersep 3,9954 1,3851 0,2503

K 0,2473 0,0172 0,0018

8,99

R2 0,9742 0,9175 0,7643

Slope 0,2301 0,0118 -0,0007 Intersep 8,9871 2,1958 0,1113

K 0,2301 0,0118 0,0007

.

Seperti yang terlihat pada Tabel 2 ordo pembentukkan peroksida didapati pada ordo nol. Hal ini sesuai dengan penelitian yang telah dilakukan oleh

13

y = -7,785.2290x + 20.3109 R² = 0.9563

y = -5,763.8807x + 14.6161 R² = 0.9108 y = -5,352.6440x + 13.4703

R² = 0.8100

-3.5 -3 -2.5 -2 -1.5 -1 -0.5 0

0.0027 0.0028 0.0028 0.0029 0.0029 0.0030 0.0030 0.0031

Ln k p em b en tu k a n p er o k sid a (m eq O2 a k tif/ k g m in y a k ja m -1 1/suhu (K)

PV 0,00 meq/kg PV 3,99 meq/kg PV 8,99 meq/kg

Calligaris (2005) yang menggunakan minyak zaitun sebagai bahan uji dan penelitian yang dilakukan oleh Maria (2006) dengan melihat perubahan bilangan peroksida pada biskuit yang disimpan pada suhu 20, 30, 37, dan 45°C dimana pembentukan peroksida mengikuti ordo nol. Dari model yang diperoleh terlihat bahwa laju reaksi pembentukan peroksida tidak bergantung terhadap konsentrasi reaktan.

Selain kadar peroksida awal yang mempengaruhi laju pembentukan peroksida suhu penyimpanan juga berngaruh terhadap laju pembentukan peroksida. Dari ketiga gambar yaitu Gambar (5), (6), dan (7) menunjukan pengaruh peningkatan suhu penyimpanan terhadap nilai konstanta laju reaksi dimana peningkatan suhu penyimpanan memperbesar nilai k dan grafik yang terbentuk semakin curam dapat dilihat dari nilai slope yang semakin besar. Minyak goreng sawit curah difortifikasi vitamin A bilangan peroksida 0,00 meq O2 aktif/kg minyak yang disimpan pada suhu 60, 75, dan 90ºC memiliki nilai k berturut-turut sebesar 0,0415; 0,1617; dan 0,2836 meq O2 aktif/kg minyak jam-1. Ketika suhu penyimpanan menjadi 75ºC nilai k meningkat menjadi 4 kali dari nilai k suhu 60 ºC dan menjadi 7 kali lipat ketika suhu penyimpanan 90ºC . Hal ini sesuai dengan penyataan Gordon (2004) yang menyebutkan kecepatan oksidasi meningkat secara eksponensial dengan peningkatan suhu. Hasil yang sama juga ditunjukan oleh minyak goreng sawit curah difortifikasi vitamin A bilangan peroksida 3,99 meq O2 aktif/kg minyak (Gambar 6) yang disimpan pada suhu 60, 75, dan 90ºC memiliki nilai k berturut-turut sebesar 0,0598; 0,1848; dan 0,2473 meq O2 aktif/kg minyak jam-1. Begitu juga hal nya dengan minyak goreng sawit curah bilangan peroksida 8,99 meq O2 aktif/kg minyak (Gambar 7) yang disimpan pada suhu 60, 75, dan 90ºC memiliki nilai k beturut-turut sebesar 0,0619; 0,2145; dan 0,2301 meq O2 aktif/kg minyak jam-1. Hal ini juga menandakan bahwa semakin besar peningkatan suhu semakin besar juga nilai k dan laju pembentukan peroksida pun semakin cepat.

Setelah didapatkan ordo yang sesuai kemudian dicari nilai k (konstanta laju reaksi yaitu nilai absolut dari kemiringan grafik). Setelah nilai k diperoleh, kemudian nilai k diubah menjadi bilangan logaritmik natural. Plotkan antara Ln k pada sumbu y dengan 1/temperatur (dalam kelvin) pada sumbu x untuk memperoleh grafik seperti pada gambar dibawah ini.

Gambar 8 Perubahan konstanta laju reaksi pembentukan bilangan peroksida minyak goreng sawit curah bilangan peroksida 0,00; 3,99; 8,99 meq O2 aktif/kg minyak pada suhu 60,75, dan 90°C

14

Dengan menggunakan persamaan Arrhenius yang diperoleh dari hubungan antara Ln konstanta laju reaksi dan 1/temperatur (K) dapat di peroleh nilai k dan Ea. Dari nilai kemiringan grafik yang sama dengan nilai Ea/R, dimana R adalah konstanta gas 8,314 J/mol.K makadapat diperoleh nilai Ea.

Tabel 3 Nilai energi aktivasi ketiga minyak goreng sawit curah difortifikasi vitamin A berdasarkan laju pembentukan peroksida

Bilangan peroksida awal (meq O2 aktif/kg

minyak)

kemiringan Konstanta gas (R)

(J/mol.K)

Ea (J/mol)

0,00 -7785,23 8,314 64726,39

3,99 -5763,88 8,314 47920,90

8,99 -5352,64 8,314 44501,88

Dari tabel diatas dapat dilihat minyak goreng sawit curah dengan bilangan peroksida awal 0,00 meq O2/kg minyak memiliki nilai energi aktivasi terbesar yaitu sebesar 64726,39 J/mol. Hal ini menandakan bahwa pembentukan peroksida pada minyak tersebut sangat sensitif terhadap perubahan suhu dibandingkan dengan dua minyak fortifikasi lainnya. Implikasinya, apabila terjadi sedikit saja perubahan suhu maka dapat menstimulasi pembentukan peroksida yang lebih cepat pada minyak tersebut. Hal ini juga dapat dilihat dari nilai kemiringan grafik yang besar yaitu sebesar 7785,23. Sementara itu hasil yang berbeda ditunjukan oleh minyak goreng sawit curah difortifikasi MSM dengan bilangan peroksida awal berbeda (1,99; 4,00; 9,99 meq O2/kg) dan perlakuan yang sama. Minyak goreng sawit curah bilangan peroksida awal 9,99 meq O2/kg memiliki nilai energi aktivasi terbesar diantara kedua jenis minyak difortifikasi lainnya yaitu sebesar 73997,26 J/mol (Wulan 2013).

Karena pembentukan peroksida mengikuti ordo nol maka untuk menentukan umur simpan dapat diprediksi dengan menggunakan persamaan :

t = PVlim - PVi k dimana :

t = lama penyimpanan (jam)

PVlim = nilai peroksida akhir yang dapat diterima (10 meq O2 aktif/kg minyak) (SNI 2012)

Pvi = nilai peroksida awal

k = konstanta kecepatan reaksi (Fernandez 1997)

Berdasarkan hasil perhitungan terhadap nilai k dan umur simpan untuk ketiga minyak goreng sawit curah difortifikasi dengan vitamin A tersebut dapat dilihat pada Tabel 4. Dari hasil yang diperoleh, minyak goreng sawit curah bilangan peroksida awal 8,99 meq O2 aktif/kg minyak memiliki nilai k terbesar diantara dua minyak fortifikasi yang lain dan menandakan bahwa laju pembentukan peroksida pada minyak tersebut paling cepat hal ini dikarenakan bilangan peroksida awal yang sudah tinggi sehingga kecepatan reaksi dalam tahap inisiasi sangat cepat. Menurut Wrolstad et al (2005) kecepatan reaksi dalam tahap

15 inisiasi akan proporsional dengan jumlah peroksida yang terbentuk selama oksidasi.

Tabel 4 Nilai k dan umur simpan minyak goreng sawit curah difortifikasi dengan bilangan peroksida awal 0,00;3,99; 8,99 meq O2 aktif/kg minyak pada kondisi gelap dan suhu penyimpanan 30°C

Minyak goreng yang memiliki umur simpan paling lama ialah minyak goreng sawit curah bilangan peroksida awal 0,00 meq O2 aktif/kg minyak yaitu sekitar 3 bulan karena nilai mutu awal yang masih sangat rendah dibandingkan dengan batas mutu akhir untuk kandungan peroksida pada minyak goreng sesuai ketetapan SNI yaitu sebesar 10 meq O2 aktif/ kg minyak. Sementara minyak goreng sawit curah difortifikasi MSM dengan dosis fortifikasi yang sama yaitu 45 IU memiliki umur simpan yang lebih pendek yaitu sekitar 2,3 bulan pada kondisi penyimpanan yang sama yaitu pada suhu 30°C dan gelap. Minyak goreng sawit curah dengan bilangan peroksida awal dibawah 3,00 meq O2 aktif/kg masih bisa dijadikan batas sebagai syarat mutu awal minyak goreng sawit curah yang akan difortifikasi. Hal ini juga telah dipertimbangkan dengan waktu distribusi minyak goreng sawit curah sampai ke tangan konsumen. Perjalanan minyak goreng curah relatif lebih pendek walaupun volume yang beredar di pasar jauh lebih besar dibanding dengan minyak kemasan (Akbar 2013). Minyak goreng sawit curah didistribusikan dengan menggunakan truk tangki kemudian dimasukan ke dalam drum-drum. Selanjutnya, retailer menakar dan menimbang minyak goreng curah dari drum ke plastik kemasan dan dijual kepada konsumen (Fitra 2013). Minyak goreng curah di retailer diperbarui setiap dua hari sekali mengingat tingkat permintaan yang tinggi di pasaran jadi tidak ada minyak yang tersimpan.

3.2 Model pembentukan asam lemak bebas minyak goreng sawit curah dengan fortifikasi vitamin A selama oksidasi

Minyak goreng sawit mengandung asam lemak bebas dan proses pembuatan minyak seperti proses pemurnian dapat menurunkan kandungan kadar asam lemak bebas. Proses pemurnian yang dilakukan bertujuan untuk memisahkan komponen yang larut seperti asam lemak dengan proses penyabunan atau deasidifikasi menggunakan NaOH dan KOH (Maruli 2008). Menurut CODEX (1999) Asam lemak dominan pada minyak goreng sawit ialah asam lemak palmitat (16:0) sebesar 39,3-47,5% dan asam lemak oleat (18:1) sebesar 36,0-44,0%.

Bilangan peroksida awal

(meq O2

aktif/kg minyak)

k (meq O2 aktif/kg

minyak jam-1)

Qt (meq O2/kg

minyak)

Umur simpan (jam)

Umur simpan (bulan)

0,00 4,59x10-3 10 2176,51 3,02

3,99 1,22x10-2 10 492,34 -

16

… … …

Lama Penyimpanan (jam) PV 0,00 meq/kg

y = 0.000048x + 0.090300 R² = 0.703797 y = 0.000075x + 0.237800

R² = 0.983332 y = 0.0001x + 0.2542

R² = 0.8016

0.00 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30 0.35

0 500 1000 1500 2000

K

a

d

a

r

As

a

m

Le

m

a

k

B

eb

a

s (%

)

Lama Penyimpanan (jam)

PV 0,00 meq/kg PV 3,99 meq/kg PV 8,99 meq/kg

Selama proses oksidasi termal kadar asam lemak bebas mengalami peningkatan seperti yang terlihat pada Gambar 8-13 di bawah ini. Asam lemak bebas merupakan hasil dari pemutusan ikatan ester antara asam lemak dan gliserol yang membebaskan asam lemak (Wrolstad et al. 2005). Kinsella et al (1978) mengatakan bahwa asam lemak bebas lebih rentan terhadap oksidasi daripada asam lemak terseterifikasi. Asam lemak bebas juga dapat berperan sebagai prooksidan di dalam minyak (Miyashita dan Takagi 1986). Mereka mempunyai grup hidrofobik dan hidrofilik. Gugus hidrofilik tidak mudah larut ke dalam gugus hidrofobik sehingga gugus tersebut terkonsentrasi pada permukaan minyak yang menyebabkan terjadinya penurunan tegangan permukaan dan meningkatkan kecapatan difusi oksigen yang berada pada headspace ke dalam minyak yang menyebabkan percepatan oksidasi (Mistry dan Min 1987). Dengan mengetahui model kinetika peningkatan kadar asam lemak bebas minyak goreng sawit curah dapat menjadi cara yang berguna untuk menentukan kondisi penyimpanan yang sesuai agar proses oksidasi dapat diperlambat.

Berdasarkan hasil yang diperoleh, terlihat bahwa kadar asam lemak bebas ketiga minyak goreng sawit curah dengan fortifikasi vitamin A mengalami peningkatan dari waktu ke waktu selama penyimpanan pada suhu 60,75, dan 90ºC. Untuk melihat adanya pengaruh bilangan peroksida awal terhadap nilai konstanta

laju reaksi pembentukan asam lemak bebas dapat dilihat dari Gambar (9), (10), dan (11) di bawah ini.

Gambar 9 Model kinetika pembentukan asam lemak bebas minyak goreng curah bilangan peroksida 0,00; 3,99; dan 8,99 meq O2 aktif/kg minyak dengan fortifikasi vitamin A pada suhu 60°C

17

y = 0.0001x + 0.0903 R² = 0.7919 y = 0.0002x + 0.2378

R² = 0.8954 y = 0.0003x + 0.2542

R² = 0.9404

0.00 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30 0.35

0 50 100 150 200 250 300 350 400 450

K a d a r As a m Le m a k b eb a s (% )

Lama Penyimpanan (jam)

PV 0,00 meq/kg PV 3,99 meq/kg PV 8,99 meq/kg

y = 0.0003x + 0.1157 R² = 0.7306 y = 0.0004x + 0.2378

R² = 0.8509 y = 0.0004x + 0.2542

R² = 0.8307

0.00 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30 0.35

0 50 100 150 200

K a d a r As a m Le m a k B eb a s (% )

Lama Penyimpanan (jam)

PV 0,00 meq/kg PV 3,99 meq/kg PV 8,99 meq/kg

Gambar 10 Model kinetika pembentukan asam lemak bebas minyak goreng curah bilangan peroksida 0,00; 3,99; dan 8,99 meq O2 aktif/kg minyak dengan fortifikasi vitamin A pada suhu 75°C

Gambar 11 Model kinetika pembentukan asam lemak bebas minyak goreng curah bilangan peroksida 0,00; 3,99; dan 8,99 meq O2 aktif/kg minyak dengan fortifikasi vitamin A pada suhu 90°C

18

y = 0,000048x + 0,0903 R² = 0,7038 y = 0.0001x + 0.0903

R² = 0.7919 y = 0.0003x + 0.1157

R² = 0.7306

0.00 0.02 0.04 0.06 0.08 0.10 0.12 0.14 0.16 0.18 0.20

0 100 200 300 400 500 600

k

a

da

r

a

sa

m

lem

a

k

beba

s

(%)

Lama penyimpanan (jam)

suhu 60 suhu 75 suhu 90 Minyak goreng sawit curah bilangan peroksida awal 0,00; 3,99; dan 8,99 meq O2 aktif/kg minyak yang disimpan pada suhu 60ºC memiliki nilai k yang berbeda-beda untuk laju pembentukan asam lemak bebas. Bila diurutkan dari nilai k terbesar hingga yang terkecil untuk minyak goreng sawit curah bilangan peroksida awal 8,99; 3,99; dan 0,00 meq O2 aktif/kg minyak pada suhu penyimpanan 60ºC (Gambar 9) adalah 0,000048; 0,000075; dan 0,0001 %ALB/jam. Begitu juga dengan suhu penyimpanan 75ºC dan 90ºC. Minyak goreng curah dengan bilangan peroksida awal 8,99 meq O2/kg minyak memiliki nilai k paling besar diantara dua minyak yang lainnya. Bila diurutkan dari nilai k terbesar hingga yang terkecil untuk minyak goreng sawit curah bilangan peroksida awal 8,99; 3,99; dan 0,00 meq O2 aktif/kg minyak pada suhu penyimpanan 75ºC (Gambar 10) adalah 0,0003; 0,0002; dan 0,0001 %ALB/jam. Namun untuk suhu penyimpanan 90ºC (Gambar 11) nilai k yang diperoleh minyak goreng sawit curah bilangan peroksida awal 0,00; 3,99 dan 8,99 meq O2 aktif/kg minyak ialah berturut-turut sebasar sebesar 0,0003; 0,0004; dan 0,0004 %ALB/jam.

Peningkatan asam lemak bebas juga bisa dilihat dari gambar di bawah ini dimana masing-masing minyak goreng sawit curah tersebut di simpan pada tiga suhu yang berbeda yaitu 60,75, dan 90ºC. Dari hasil yang diperoleh menunjukan bahwa peningkatan suhu penyimpanan berpengaruh terhadap laju pembentukan asam lemak bebas. Pembuatan ketiga grafik dibawah ini perlu dilakukan untuk menghasilkan ketiga nilai k dari masing-masing suhu penyimpanan untuk di plotkan pada persamaan Arrhenius. Seperti yang telah dikatakan oleh Kireii (2004) bahwa untuk membuat persamaan Arrhenius dibutuhkan minimal dua set nilai konstanta reaksi (k) dan suhu (T). Persamaan Arrhenius diperoleh dari hubungan antara nilai Ln k pada sumbu y dan 1/temperatur (Kelvin) pada sumbu x.

Gambar 12 Model pembentukan asam lemak bebas minyak goreng sawit curah bilangan peroksida awal 0,00 meq O2 aktif/kg minyak pada suhu penyimpanan 60,75, dan 90°C

19

y = 0.000074x + 0.237800 R² = 0.977923 y = 0.0002x + 0.2378

R² = 0.7720 y = 0.0004x + 0.2378

R² = 0.8415

0.00 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30 0.35

0 200 400 600 800 1000

K a da r Asa m L em a k B eba s (%)

Lama Penyimpanan (jam)

Suhu 60°C Suhu 75°C Suhu 90°C

y = 0.0001x + 0.2542 R² = 0.8728 y = 0.0003x + 0.2542

R² = 0.8168 y = 0.0004x + 0.2542

R² = 0.8307

0.00 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30 0.35

0 100 200 300 400 500 600

K a da r Asa m L em a k B eba s (%)

Lama Penyimpanan (jam)

Suhu 60°C Suhu 75°C Suhu 90°C Gambar 13 Model pembentukan asam lemak bebas minyak goreng sawit curah

bilangan peroksida awal 3,99 meq O2 aktif/kg minyak pada suhu penyimpanan 60,75, dan 90°C

Gambar 14 Model pembentukan asam lemak bebas minyak goreng sawit curah bilangan peroksida awal 8,99 meq O2 aktif/kg minyak pada suhu penyimpanan 60,75, dan 90°C

20

y = -7,739.9733x + 13.2944 R² = 0.9999

y = -6,574.2338x + 10.2902 R² = 0.9858 y = -5,865.9646x + 8.4194

R² = 0.8881

-12 -10 -8 -6 -4 -2 0

0.0027 0.0028 0.0028 0.0029 0.0029 0.0030 0.0030 0.0031

ln k pe m be nt uk a n a sa m le m a k be a bs (%A LB /j a m ) 1/suhu (K)

PV 0,00 meq/kg PV 3,99 meq/kg PV 8,99 meq/kg Hasil yang ditunjukan pada Gambar (12) peningkatan kadar asam lemak bebas minyak goreng sawit curah bilangan peroksida 0,00 meq O2 aktif/kg minyak dengan kadar asam lemak bebas 0,09% yang disimpan pada suhu 60, 75, dan 90ºC memiliki nilai k berturut-turut sebesar 0,000048; 0,0001; dan 0,0003 %ALB/jam. Sedangkan minyak goreng sawit curah bilangan peroksida awal 3,99 meq O2 aktif/kg minyak dengan kadar asam lemak bebas awal 0,24% (Gambar 13) yang disimpan pada suhu 60, 75, dan 90ºC memiliki nilai k berturut-turut sebesar 0,000074; 0,0002; dan 0,0004 %ALB/jam. Begitu juga halnya dengan dengan minyak goreng sawit curah bilangan peroksida awal 8,99 meq O2 aktif/kg minyak dengan kadar asam lemak bebas awal 0,25% (Gambar 14) yang disimpan pada suhu 60, 75, dan 90ºC memiliki nilai k beturut-turut sebesar 0,0001; 0,0003; dan 0,0004 %ALB/jam. Hal ini menerangkan bahwa laju pembentukan asam lemak bebas semakin cepat apabila suhu ditingkatkan.

Untuk memperoleh kinetika peningkatan kadar asam lemak bebas ketiga minyak goreng sawit curah tersebut diperlukan beberapa tahap, tahap pertama adalah menentukan ordo reaksi, ordo reaksi didapatkan dengan cara menghitung linearitas waktu dengan konsentrasi c (untuk ordo 0), Ln c (untuk ordo 1), 1/c (untuk ordo 2), kemudian dilihat linearitas yang paling tinggi sehingga didapatkan ordo reaksinya seperti pada Tabel 5.

Berdasarkan hasil yang diperoleh dari Tabel 5 pembentukan asam lemak bebas mengikuti ordo 0 dimana laju pembentukan asam lemak bebas pada ketiga minyak goreng sawit curah difortifikasi tidak bergantung pada konsentrasi reaktan. Hal ini sesuai dengan penelitian yang telah dilakukan oleh Ayustaningwarno (2010) menggunakan NDRPO (Neutralized Deodorized Red Palm Oil) yang disimpan pada suhu 60, 75, dan 90°C. Setelah didapatkan ordo yang sesuai kemudian dicari nilai k yaitu nilai absolut dari kemiringan grafik. Setelah nilai k diperoleh, kemudian nilai k diubah menjadi bilangan logaritmik natural (Ln k). Plotkan antara Ln k pada sumbu y dengan 1/temperatur (dalam kelvin) pada sumbu x untuk memperoleh grafik seperti pada Gambar 15.

Gambar 15 Perubahan konstanta laju reaksi pembentukan asam lemak bebas minyak goreng sawit curah bilangan peroksida 0,00;3,99; dan 8,99 meq O2 aktif/kg minyak pada suhu 60,75, dan 90ºC

21 Tabel 5 Penentuan ordo reaksi pembentukan asam lemak bebas minyak goreng curah bilangan peroksida 0,00; 3,99; 8,99 meq O2 aktif /kg minyak pada suhu 60,75, dan 90°C

Suhu (ºC)

PV (meq/kg minyak)

Parameter Ordo 0

C

Ordo 1 Ln C

Ordo 2 1/C

60ºC

0,00 R2 0,7038 0,5392 0,3084

Slope 0,000048 0,0004 -0,0034

Intersep 0,0903 - 2,4046 11,0742

k 0,000048 0,0004 0,0034

3,99 R2 0,9786 0,9734 0,9652

Slope 0,000074 0,0002 -0,0010

Intersep 0,2387 -1,4363 4,2052

k 0,000074 0,0002 0,0010

8,99 R2 0,872832 0,8492 0,8227

Slope 0,0001 0,0003 -0,0012

Intersep 0,2542 - 1,3696 3,9339

k 0,0001 0,0003 0,0012

75ºC

0,00 R2 0,7917 0,7152 0,6256

Slope 0,0001 0,0012 -0,0112

Intersep 0,0903 -2,4046 11,0742

k 0,0001 0,0012 0,0112

3,99 R2 0,7720 0,7266 0,6769

Slope 0,0002 0,0008 -0,0029

Intersep 0,2378 - 1,4363 4,2052

k 0,0002 0,0008 0,0029

8,99 R2 0,8168 0,7989 0,7776

Slope 0,0003 0,0011 -0,0039

Intersep 0,2542 - 1,3696 3,9339

k 0,0003 0,0011 0,0039

90ºC

0,00 R2 0,7306 0,1747 0,0001

Slope 0,0003 0,0043 -0,0364

Intersep 0,1157 - 2,4046 11,0742

k 0,0003 0,0043 0,0364

3,99 R2 0,8415 0,8047 0,7607

Slope 0,0004 0,0014 -0,0056

Intersep 0,2378 -1,4363 4,2052

k 0,0004 0,0014 0,0056

8,99 R2 0,8307 0,8032 0,7691

Slope 0,0004 0,0014 -0,0049

Intersep 0,2542 - 1,3696 3,9339

k 0,0004 0,0014 0,0049

Dengan menggunakan persamaan Arrhenius yang diperoleh dari hubungan antara Ln konstanta laju reaksi (%ALB/jam) dan 1/temperatur (kelvin) dapat diperoleh nilai k dan Ea seperti yang terlihat pada Gambar 15. Dari nilai kemiringan grafik yang sama dengan nilai Ea/R, dimana R adalah konstanta gas 8,314 J/mol.K maka dapat diperoleh nilai Ea. Hasil perhitungan nilai energi aktivasi (Ea) untuk ketiga minyak goreng sawit curah difortifikasi dengan vitamin A tertera dalam Tabel 6 berikut ini.

22

Tabel 6 Nilai energi aktivasi ketiga minyak goreng sawit curah difortifikasi vitamin A berdasarkan laju pembentukan asam lemak bebas

Bilangan peroksida (meq O2/kg)

Kadar asam lemak bebas

(%)

kemiringan Konstanta gas (R) J/mol.K

Ea (J/mol)

0,00 0,09 -7739,97 8,314 64350,14

3,99 0,24 -6574,23 8,314 54658,18

8,99 0,25 -5865,96 8,314 48769,63

Dari Tabel 6 terlihat bahwa minyak goreng sawit curah difortifikasi vitamin A dengan bilangan peroksida awal 0,00 meq O2 aktif/kg minyak dan kadar asam lemak bebas 0,09% memiliki nilai energi aktivasi terbesar yaitu 64350,14 J/mol. Hasil yang sama juga ditunjukan untuk minyak yang sama dengan fortifikasi MSM dimana minyak goreng sawit curah bilangan peroksida awal 1,99 meq O2 aktif/kg minyak dan kadar asam lemak bebas 0,09% memiliki nilai energi aktivasi terbesar dibandingkan dua jenis minyak lainnya. Hal ini menandakan bahwa pembentukan asam lemak bebas pada minyak tersebut sangat sensitif terhadap perubahan suhu. Sensitivitasnya terhadap perubahan suhu menjadi semakin besar sehingga akan lebih rentan mengalami degradasi oksidatif yang menyebabkan pembentukan asam lemak bebas (Wulan 2013).

Karena pembentukan asam lemak bebas mengikuti ordo nol maka untuk menentukan umur simpan dapat diprediksi dengan menggunakan persamaan :

t = (Qt – Qo)/k dimana, t = lama penyimpanan

Qt = nilai mutu akhir yang dapat diterima (0,3 %) mengacu pada SNI (2012) Qo = nilai mutu awal

k = konstanta kecepatan reaksi (Ross 1998)

Berdasarkan hasil perhitungan terhadap nilai k dan umur simpan untuk ketiga minyak goreng sawit curah tersebut dapat dilihat pada Tabel 7 di bawah ini. Tabel 7 Nilai k dan umur simpan minyak goreng sawit curah bilangan peroksida 0,00; 3,99; 8,99 meq O2 aktif/kg minyak dengan fortifikasi vitamin A pada kondisi gelap dan suhu penyimpanan 30ºC berdasarkan laju pembentukan asam lemak bebas

Bilangan peroksida awal (meq O2 aktif/kg

minyak)

Kadar asam lemak bebas awal (%)

k (%ALB/jam)

Qt (%)

Umur simpan

(jam)

Umur simpan (bulan)

0,00 0,09 4,78x10-6 0,3 43870,29 60,93

3,99 0,24 1,11x10-5 0,3 5593,53 7,77

8,99 0,25 1,77x10-5 0,3 2583,19 3,59

Bila dilihat minyak goreng sawit curah bilangan peroksida 8,99 meq O2 aktif/kg minyak dengan kadar asam lemak awal sebesar 0,25% memiliki nilai k terbesar diantara dua minyak yang lain hal ini menandakan bahwa kecepatan

23 pembentukan asam lemak bebas pada minyak tersebut cepat karena kadar asam lemak bebas yang sudah tinggi pada kondisi awal sehingga proses pembentukan asam lemak bebas yang akan semakin cepat. Seperti yang telah dijelaskan oleh Miyashita dan Takagi (1986) bahwa asam lemak bebas juga dapat berperan sebagai prooksidan di dalam minyak. Minyak goreng yang memiliki umur simpan paling lama ialah minyak goreng sawit curah bilangan peroksida awal 0,00 meq O2 aktif/kg minyak dengan kadar asam lemas bebas awal sekitar 0,09% yaitu selama 60,93 bulan. Hal yang sama juga ditunjukan oleh minyak yang sama (peroksida awal 1,99 meq O2/kg minyak dan kadar asam lemak bebas 0,09%) difortifikasi dengan MSM yang memiliki umur simpan sekitar 116,45 bulan (Wulan 2013). Minyak tersebut memiliki masa simpan yang paling lama dikarenakan nilai mutu awal untuk asam lemak bebas hanya sekitar 0,09 % sementara batas maksimum kadar asam lemak bebas pada minyak goreng sawit yang ditetapkan oleh SNI tahun 2012 sebesar 0,3 %. Umur simpan yang diperoleh lebih lama daripada waktu distribusi minyak goreng sawit curah hingga ke tangan konsumen sehingga waktu distribusi tidak akan terlalu berpengaruh terhadap pembentukan asam lemak bebas pada minyak goreng selama kondisi pengiriman terkontrol.

3.3 Model kinetika degradasi vitamin A minyak goreng sawit curah dengan fortifikasi vitamin A selama oksidasi

Definisi minyak goreng sawit menurut SNI (2012) adalah bahan pangan dengan komposisi utama trigliserida berasal dari minyak sawit, dengan atau tanpa perubahan kimiawi, termasuk hidrogenasi, pendinginan dan telah melalui proses pemurnian dengan penambahan vitamin A. Salah satu syarat mutu minyak goreng sawit menurut SNI ialah adanya penambahan vitamin A minimal 45 IU/gram. Oleh karena itu, dengan mengetahui model kinetika degradasi vitamin A selama oksidasi dapat menentukan kondisi penyimpanan yang sesuai untuk praktek pengolahan rumah tangga atau industri maupun penanganan selama distribusi dan penjualan di retailer. Selain itu, dari model kinetika ini juga dapat digunakan untuk memperkirakan berapa jumlah vitamin A yang tersisa jika kadar vitamin A awal yang ditambahkan sebesar 45 IU/gram sesuai dengan syarat mutu minyak goreng sawit.

Vitamin A yang digunakan untuk fortifikasi ke dalam minyak goreng pada penelitian ini adalah vitamin A palmitat. Bagaimanapun, vitamin A yang digunakan dalam fortifikasi dapat berkurang karena degradasi oksidatif selama penyimpanan pada kondisi yang tidak sesuai. Kerusakan vitamin A palmitat yang terjadi selama penyimpanan disebabkan oleh kontak antara radikal lipid atau singlet oksigen dengan vitamin A sehingga terjadilah degradasi vitamin A (Kim et al 2000). Radikal lipid yang bersifat tidak stabil terbentuk dari komponen-komponen yang mengandung ikatan rangkap. Minyak goreng sawit mengandung asam oleat (18:1) yang cukup tinggi yaitu sebesar 36,0-44,0%. Radikal lipid yang dihasilkan cenderung untuk menyerang komponen-komponen lain yang mengandung ikatan rangkap seperti vitamin A palmitat. Berikut merupakan struktur vitamin A palmitat (Gambar 16).

24

y = -0.0006x R² = 0.8682 y = -0.0023x

R² = 0.8289 y = -0.0071x

R² = 0.9878 -1.60

-1.40 -1.20 -1.00 -0.80 -0.60 -0.40 -0.20 0.00

0 500 1000 1500 2000

L

n

(

[v

it

a

m

in

A]

t/[

v

it

a

m

in

A]

o

)

(I

U/g

ra

m

)

Lama penyimpanan (jam)

suhu 60 suhu 75 suhu 90 Berdasarkan hasil penelitian yang diperoleh, ketiga minyak goreng sawit curah yang difortifikasi dengan kandungan peroksida awal yang berbeda-beda yaitu 0,00; 3,99; dan 8,99 meq O2 aktif/kg minyak selama penyimpanan pada suhu 60,75, dan 90ºC mengalami degradasi vitamin A dimana terlihat penurunan kadar vitamin A dari jumlah fortifikan yang ditambahkan semula.

Ketiga gambar berikut ini menunjukan bahwa peningkatan suhu mempengaruhi laju degradasi vitamin A terlihat dari nilai k yang diperoleh. Nilai k akan berubah jika terjadi perubahan lingkungan seperti suhu (Labuza 1982). Selain itu, peningkatan suhu juga menyebabkan kecepatan oksidasi meningkat secara eksponensial (Gordon 2004).

Gambar 16 Struktur vitamin A palmitat (Retinil Palmitat) (Edem 2009)

Gambar 17 Model degradasi vitamin A minyak goreng sawit curah bilangan peroksida 0,00 meq O2 aktif/kg minyak pada suhu 60, 75, dan 90ºC

25

y = -0.0010x R² = 0.7570

y = -0.0049x R² = 0.6623 y = -0.0064x

R² = 0.8139

-2.50 -2.00 -1.50 -1.00 -0.50 0.00

0 200 400 600 800 1000

L n([ v it a m in A] t/[ v it a m in A] o ) (I U/g ra m )

Lama penyimpanan (jam)

suhu 60 suhu 75 suhu 90

y = -0.0016x R² = 0.9600 y = -0.0059x

R² = 0.7860

y = -0.0100x R² = 0.9080 -2.00 -1.80 -1.60 -1.40 -1.20 -1.00 -0.80 -0.60 -0.40 -0.20 0.00

0 100 200 300 400 500 600

L n ( [v it a m in A] t/[ v it a m in A] o ) (I U/g ra m )

Lama penyimpanan (jam)

suhu 60 suhu 75 suhu 90 .

Gambar 18 Model degradasi vitamin A minyak goreng sawit curah bilangan peroksida 3,99 meq O2 aktif/kg minyak pada suhu 60, 75, dan 90ºC

Gambar 19 Model degradasi vitamin A minyak goreng sawit curah bilangan peroksida 8,99 meq O2 aktif/kg minyak pada suhu 60, 75, dan 90ºC

26

y = 0.0477x - 3.2209 R² = 0.9917 y = 0.0438x - 2.5812

R² = 0.8504 y = 0.0178x - 2.1922

R² = 0.6099

-4 -3.5 -3 -2.5 -2 -1.5 -1 -0.5 0

0.00 2.00 4.00 6.00 8.00 10.00

lo g k deg ra da si v it a m in A (/j a m )

Bilangan peroksida (meq O₂/kg minyak)

suhu 60°C suhu 75°C suhu 90°C Berdasarkan hasil yang diperoleh, minyak goreng sawit curah dengan bilangan peroksida awal 0,00 meq O2 aktif/kg minyak yang disimpan pada suhu yang berbeda yaitu 60,75, dan 90ºC memiliki nilai k berturut-turut sebesar 0,0006/jam; 0,0023/jam; dan 0,0071/jam. Terlihat bahwa kecepatan oksidasi meningkat menjadi 4 kali lipat dari kecepatan sebelumnya pada suhu 75ºC dan menjadi 11 kali lipat pada suhu 90°C. Sementara itu, minyak goreng sawit curah dengan bilangan peroksida awal 3,99 meq O2 aktif/kg minyak yang disimpan pada suhu yang berbeda yaitu 60,75, 90ºC memiliki nilai k berturut-turut sebesar 0,0010/jam; 0,0049/jam; dan 0,0064/jam. Demikian juga dengan minyak goreng sawit curah dengan bilangan peroksida awal 8,99 meq O2 aktif/kg minyak yang disimpan pada suhu yang berbeda yaitu 60,75, dan 90ºC memiliki nilai k berturut-turut sebesar 0,0016/jam; 0,0059/jam; dan 0,0100/jam.

Selain suhu yang mempengaruhi degradasi vitamin A, kadar peroksida awal juga mempengaruhi laju degradasi. Semakin besar bilangan peroksida awal maka laju degradasi vitamin A juga akan semakin cepat. Hal ini sesuai dengan penelitian yang dilakukan oleh Laillou et al (2012) yang melakukan fortifikasi pada dua minyak goreng dengan bilangan peroksida awal yang berbeda yaitu 5,8 dan 0,4 meq O2 aktif/kg minyak pada suhu penyimpanan 30 ± 5ºC dengan dua kondisi penyimpanan yang berbeda yaitu kondisi yang terpapar cahaya dan kondisi semi gelap. Dari penelitian tersebut sudah terlihat penurunan vitamin A yang cukup signifikan untuk minyak goreng dengan peroksida awal sebesar 5,8 meq O2 aktif/kg minyak setelah 4 minggu. Penurunan vitamin A dimulai ketika terjadi peningkatan bilangan peroksida. Degradasi vitamin A bukan hanya disebabkan oleh paparan cahaya, suhu, maupun oksigen tetapi juga dipengaruhi oleh mutu awal dari minyak goreng tersebut.

Untuk mengetahui seberapa besar perubahan bilangan peroksida terhadap penurunan atau peningkatan laju degradasi vitamin A dapat dibuat kurva hubungan antara bilangan peroksida (meq O2 aktif/kg minyak) pada sumbu x dan logaritma konstanta laju reaksi degradasi vitamin A (/jam) pada sumbu y sehingga diperoleh grafik seperti Gambar (20) di bawah ini.

Gambar 20 Grafik hubungan antara log k degradasi vitamin A (/jam) dengan bilangan peroksida awal (meq O2 aktif/kg minyak)

43 Lampiran 7 Rekapitulasi degradasi vitamin A minyak goreng sawit curah bilangan peroksida awal 0,00 meq O2 aktif/kg minyak pada suhu 60,75, dan 90ºC

Suhu Penyimpanan (°C)

lama penyimpanan (jam)

Kadar vitamin A (IU/gram)

60°C

0 55,85

142 55,60

550 55,37

1270 31,84

1510 23,07

1750 15,92

75°C

0 55,85

67 44,92

185 45,47

237 41,91

282 28,05

335 25,82

409 17,26

90°C

0 55,85

26 44,19

52 40,00

104 25,97

130 24,55

156 18,67

44

Lampiran 8 Rekapitulasi degradasi vitamin A minyak goreng sawit curah bilangan peroksida awal 3,99 meq O2 aktif/kg minyak pada suhu 60,75, dan 90ºC

Suhu Penyimpanan (°C)

lama penyimpanan

(jam)

Kadar vitamin A (IU/gram)

60°C

0 51,36

240 50,86

360 49,46

480 39,07

600 29,28

720 19,89

840 19,87

75°C

0 51,36

144 50,32

192 31,90

240 27,57

288 8,34

336 5,47

90°C

0 51,36

24 50,78

96 37,83

120 31,46

144 18,20

168 13,14

45 Lampiran 9 Rekapitulasi degradasi vitamin A minyak goreng sawit curah bilangan peroksida awal 8,99 meq O2 aktif/kg minyak pada suhu 60,75, dan 90ºC

Suhu Penyimpanan (°C)

lama penyimpanan (jam)

Kadar vitamin A (IU/gram)

60°C

0 67,49

144 51,48

216 46,03

312 46,13

360 37,76

423 33,36

504 30,57

75°C

0 67,49

24 54,44

48 44,92

72 34,62

96 33,71

144 31,59

168 29,05

90°C

0 67,49

22 49,87

44 45,40

66 45,18

88 36,15

110 24,84

132 17,37

Lampiran 10 Hasil perhitungan jumlah vitamin A yang tersisa jika kadar vitamin A awal sebesar 45 IU/gram pada kondisi penyimpanan gelap dan suhu 30°C

PV awal

Qo (IU/g)

Suhu (°C)

k degradasi vitamin A

(/jam)

Qt (IU/gram) selama penyimpanan (bulan)

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

0,00 45 30 3,02x10-5 43,80 42,62 41,48 40,37 39,29 38,24 37,22 36,22 35,26 34,31 33,39 32,50

1,00 45 30 4,60x10-5 43,53 42,12 40,74 39,42 38,13 36,89 35,69 34,52 33,40 32,31 31,26 30,24

2,00 45 30 5,62x10-5 43,22 41,50 39,86 38,28 36,76 35,30 33,90 32,56 31,27 30,03 28,84 27,69

3,00 45 30 6,86x10-5 42,83 40,76 38,80 36,93 35,15 33,45 31,84 30,30 28,84 27,45 26,13 24,87

4,00 45 30 8,38x10-5 42,36 39,88 37,55 35,35 33,27 31,33 29,49 27,76 26,14 24,60 23,16 21,81

5,00 45 30 1,02x10-4 41,80 38,83 36,07 33,50 31,12 28,91 26,85 24,95 23,17 21,52 19,99 18,57

6,00 45 30 1,25x10-4 41,12 37,58 34,34 31,39 28,68 26,21 23,95 21,89 20,00 18,28 16,71 15,27

7,00 45 30 1,53x10-4 40,31 36,11 32,35 28,98 25,96 23,25 20,83 18,66 16,72 14,97 13,41 12,02

8,00 45 30 1,87x10-4 39,34 34,39 30,07 26,29 22,98 20,09 17,56 15,35 13,42 11,73 10,26 8,97

9,00 45 30 2,28x10-4 38,19 32,40 27,50 23,33 19,80 16,80 14,26 12,10 10,27 8,71 7,39 6,27

10,00 40 30 2,78x10-4 36,82 30,13 24,66 20,18 16,51 13,51 11,05 9,05 7,40 6,06 4,96 4,06

4

2

Lanjutan Lampiran 10 PV

awal

Qo (IU/g)

Suhu (°C)

k degradasi vitamin A

(/jam)

Qt (IU/gram) selama penyimpanan (bulan)

13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24

0,00 45 30 3,02x10-5 31,63 30,79 29,96 29,16 28,38 27,62 26,88 26,16 25,46 24,78 24,12 23,47

1,00 45 30 4,60x10-5 29,26 28,30 27,38 26,49 25,62 24,79 23,98 23,20 22,45 21,71 21,01 20,32

2,00 45 30 5,62x10-5 26,59 25,54 24,53 23,55 22,62 21,72 20,86 20,03 19,24 18,48 17,74 17,04

3,00 45 30 6,86x10-5 23,67 22,53 21,44 20,41 19,42 18,49 17,60 16,75 15,94 15,17 14,44 13,74

4,00 45 30 8,38x10-5 20,53 19,33 18,19 17,13 16,12 15,18 14,29 13,45 12,67 11,92 11,22 10,57

5,00 45 30 1,02x10-4 17,25 16,03 14,89 13,83 12,85 11,93 11,08 10,30 9,56 8,88 8,25 7,67

6,00 45 30 1,25x10-4 13,95 12,75 11,65 10,65 9,73 8,89 8,13 7,43 6,79 6,20 5,67 5,18

7,00 45 30 1,53x10-4 10,76 9,64 8,64 7,74 6,93 6,21 5,56 4,98 4,46 4,00 3,58 3,21

8,00 45 30 1,87x10-4 7,84 6,85 5,99 5,24 4,58 4,00 3,50 3,06 2,68 2,34 2,04 1,79

9,00 45 30 2,28x10-4 5,32 4,52 3,83 3,25 2,76 2,34 1,99 1,69 1,43 1,21 1,03 0,87

10,00 45 30 2,78x10-4 3,32 2,72 2,22 1,82 1,49 1,22 1,00 0,82 0,67 0,55 0,45 0,37

2

RIWAYAT HIDUP

Penulis dilahirkan di Jakarta pada tanggal 12 April 1991. Penulis adalah anak kedua dari tiga bersaudara dari keluarga Alm. Bapak Ahmad Masni dan Ibu Titin Sumarni.

Penulis menyelesaikan pendidikan taman kanak-kanak pada tahun 1997 di TK Asagopah kemudian melanjutkan pendidikan dasar di SD Kampung Melayu 01 pagi dan lulus pada tahun 2003. Penulis melanjutkan studinya ke SMP Negeri 26 Jakarta dan lulus pada tahun 2006. Setelah itu, penulis melanjutkan studinya di SMAN 68 Jakarta dan berhasil lulus pada tahun 2009.

Pada bulan Juli tahun 2009 penulis diterima dan melanjutkan pendidikannya di Institut Pertanian Bogor (IPB) melalui jalur Ujian Seleksi Masuk IPB (USMI) sebagai mahasiswa Departemen Ilmu dan Teknologi Pangan, Fakultas Teknologi Pertanian, Institut Pertanian Bogor. Selama menempuh pendidikan di IPB, penulis aktif di organisasi BEM Fateta sebagai pengurus keuangan kantin F-Mart (2012) selain itu penulis juga berpartisipasi dalam berbagai kepanitiaan antara lain sebagai anggota dari tim dana usaha dalam acara Seminar Sistem Jaminan Mutu Halal (2011) yang termasuk dalam rangkaian kegiatan Himitepa dan menjadi anggota tim konsumsi dalam acara perkenalan mahasiswa baru Departemen Ilmu dan Teknologi Pangan (2011) serta menjadi salah satu pengajar tanaman obat keluarga (Salah satu program dari SEAFAST center) di SD Gunung Leutik (2013).