Model Kinetika Degradasi β-Karoten Minyak Goreng Sawit Curah
24 Berdasarkan hukum laju reaksi yang menyatakan bahwa nilai konstanta laju
reaksi k akan semakin besar apabila reaksi berlangsung cepat walaupun dengan konsentrasi reaktan dalam jumlah kecil, maka laju oksidasi yang menyebabkan
degradasi β-karoten dari yang paling cepat hingga yang paling lambat secara berturut-turut adalah minyak goreng sawit dengan fortifikasi MSM berbilangan
peroksida awal 9,99, 4,00, dan 1,99 meq O
2
aktifkg minyak. Bilangan peroksida menunjukkan jumlah peroksida yaitu senyawa radikal yang terbentuk dari proses
oksidasi lipid. Senyawa β-karoten yang memiliki banyak ikatan rangkap sangat mudah diserang oleh radikal lipid dan kemudian membentuk radikal karotenoid-
peroksil. Radikal karotenoid-peroksil ini akan berperan terhadap degradasi dan
pemecahan baik senyawa lipid maupun β-karoten Sampaio et al. 2013. Hal inilah yang menyebabkan tingginya laju degradasi β-karoten pada minyak goreng
sawit curah dengan fortifikasi MSM berbilangan peroksida awal yang besar.
Tabel 9 Perhitungan ordo reaksi degradasi β-Karoten minyak goreng curah PVi
1,99, 4,00, dan 9,99 meq O
2
aktifkg minyak dengan fortifikasi MSM pada suhu 60, 75, dan 90 °C
Bilangan Peroksida Awal
meq O
2
kg Suhu
Penyimpanan °C
Parameter Ordo 0
Ordo 1 Ordo 2
1,99
60 R
2
0,9596 0,9762
0,9707 Kemiringan
-2,99x10
-4
-3,90x10
-4
5,25x10
-4
Intersep 1,0000
0,0000 1,0000
4,00 R
2
0,9082 0,9281
0,9216 Kemiringan
5,17x10
-4
-6,33x10
-4
7,92x10
-4
Intersep 1,0000
0,0000 1,0000
9,99 R
2
0,9768 0,9789
0,9493 Kemiringan
-1,28x10
-3
-1,80x10
-3
2,78x10
-3
Intersep 1,0000
0,0000 1,0000
1,99
75 R
2
0,8901 0,9013
0,8815 Kemiringan
-1,35x10
-3
-1,78x10
-3
2,44x10
-3
Intersep 1,0000
0,0000 1,0000
4,00 R
2
0,9464 0,9747
0,9579 Kemiringan
-1,97x10
-3
-2,79x10
-3
4,17x10
-3
Intersep 1,0000
0,0000 1,0000
9,99 R
2
0,9130 0,9832
0,9740 Kemiringan
-4,24x10
-3
-6,20x10
-3
9,68x10
-3
Intersep 1,0000
0,0000 1,0000
1,99
90 R
2
0,9145 0,9245
0,8766 Kemiringan
-2,81x10
-3
-3,62x10
-3
5,46x10
-2
Intersep 1,0000
0,0000 1,0000
4,00 R
2
0,8269 0,8718
0,8624 Kemiringan
-4,09x10
-3
-6,00x10
-3
9,45x10
-3
Intersep 1,0000
0,0000 1,0000
9,99 R
2
0,8414 0,9161
0,8587 Kemiringan
-5,07 x10
-3
-7,94x10
-3
1,39x10
-2
Intersep 24,8145
0,0000 1,0000
25 Laju degradasi β-karoten pada ketiga jenis minyak goreng sawit curah
dengan fortifikasi MSM dengan bilang peroksida awal yang berbeda mengikuti reaksi ordo 1 sesuai dengan penelitian yang dilakukan oleh Takahashi et al.
2001 dalam menentukan model kooksidasi β-karoten dengan asam oleat, Ayustaningwarno 2010 dalam menentukan ki
netika degradasi β-karoten pada minyak sawit merah, serta Anguelova dan Warthesen 2000 dalam menetukan
degradasi β-karoten selama peroksidasi lipid. Ordo reaksi diperoleh dengan cara menghitung linieritas R
2
yang paling tinggi pada kurva hubungan antara waktu dengan konsentrasi. Perhitungan ordo reaksi degradasi β-karoten tiga jenis minyak
goreng sawit curah dengan bilangan peroksida awal yang berbeda pada tiga suhu penyimpanan dapat dilihat pada Tabel 9.
Laju degradasi β-karoten cenderung lebih tinggi pada minyak dengan
bilangan peroksida awal yang tinggi Gambar 16, 17, dan 18. Pengaruh perbedaan bilangan peroksida awal terhadap laju degradasi
β-karoten dapat dilihat pada Gambar 19. Konstanta laju degradasi
β-karoten diubah menjadi bilangan logaritma dan dihubungkan dengan bilangan peroksida awal minyak goreng sawit
curah dengan fortifikasi MSM, sehingga kurva hubungan antara log k dan bilangan peroksida awal ini dapat digunakan untuk mengetahui seberapa besar
perubahan bilangan peroksida yang dibutuhkan untuk meningkatkan atau menurunkan laju degradasi
β-karoten sebesar satu siklus logaritma.
Berdasarkan Gambar 19, diketahui bahwa dibutuhkan perubahan bilangan peroksida sebesar 12,24, 15,29, dan 26,67 meq O
2
aktifkg minyak masing-masing pada suhu penyimpanan 60, 75, dan 90 °C untuk meningkatkan atau menurunkan
laju degradasi β-karoten sebesar satu siklus logaritma. Suhu penyimpanan 60 °C
menyebabkan minyak goreng sawit curah dengan fortifikasi MSM akan lebih sensitif terhadap perubahan bilangan peroksida yang menyebabkan peningkatan
Gambar 19 Perubahan konstanta laju reaksi degradasi β-karoten minyak
goreng sawit curah dengan fortifikasi MSM PVi 1,99, 4,00, dan 9,99 meq O
2
aktifkg minyak pada suhu 60, 75, dan 90 °C
y = 0,0817x - 3,552 R² = 0,995
y = 0,0654x - 2,8523 R² = 0,9862
y = 0,0375x - 2,454 R² = 0,8169
-4,00 -3,50
-3,00 -2,50
-2,00 -1,50
0,00 2,00
4,00 6,00
8,00 10,00
12,00
log K
onst ant
a Laj
u R
ea k
si J
am
Bilangan Peroksida meq O
2
aktifkg minyak
Suhu 60 °C Suhu 75 °C
Suhu 90 °C
26 atau penurunan laju degradasi β-karoten jikan dibandingkan dengan suhu
penyimpanan 75 dan 90 °C. Peningkatan suhu
menyebabkan laju degradasi β-karoten semakin cepat Gambar 20, 21, dan 22.
Nilai konstanta laju degradasi β-karoten terus mengalami peningkatan seiring dengan meningkatnya suhu penyimpanan.
Penyimpanan pada suhu 60 °C menunjukkan bahwa minyak goreng sawit curah dengan fortifikasi MSM berbilangan peroksida awal 1,99, 4,00, dan 9,99 meq O
2
aktif kg minyak memiliki konstanta laju reaksi degradasi β-karoten masing-
masing sebesar 3,90x10
-4
jam, 6,33 x10
-4
jam, dan 1,80x10
-3
jam. Pada penyimpanan suhu 75 °C, minyak goreng sawit berbilangan peroksida awal
sebesar 1,99 meq O
2
aktifkg minyak mengalami peningkatan konstanta laju reaksi menjadi 1,78x10
-3
jam, sedangkan minyak goreng sawit curah dengan fortifikasi MSM berbilangan peroksida awal sebesar 4,00 dan 9,99 meq O
2
aktifkg minyak mengalami peningkatan konstanta laju reaksi menjadi 2,79x10
-3
jam dan 6,20x10
-3
jam.
Gambar 20 Model degradasi
β-karoten minyak goreng sawit curah dengan fortifikasi MSM PVi 1,99 meq O
2
aktifkg minyak pada suhu 60, 75, dan 90 °C
y = -0,0004x R² = 0,9762
y = -0,0018x R² = 0,9013
y = -0,0036x R² = 0,9245
-1,00 -0,80
-0,60 -0,40
-0,20 0,00
200 400
600 800
1000 1200
1400 1600
1800
ln [
β- K
ar ot
en] t
[β -
K ar
ot en]
o ppm
Lama Penyimpanan Jam
Suhu 60 °C Suhu 75 °C
Suhu 90 °C
Gambar 21 Model degradasi β-karoten minyak goreng sawit curah dengan
fortifikasi MSM PVi 4,00 meq O
2
aktifkg minyak pada suhu 60, 75, dan 90 °C
y = -0,0006x R² = 0,9281
y = -0,0028x R² = 0,9747
y = -0,0060x R² = 0,8718
-1,30 -1,10
-0,90 -0,70
-0,50 -0,30
-0,10
100 200
300 400
500 600
700 800
900
ln [
β- K
ar ot
en] t
[β -
K ar
ot en]
o ppm
Lama Penyimpanan Jam
Suhu 60 °C Suhu 75 °C
Suhu 90 °C
27
Peningkatan konstanta laju reaksi semakin ekstrim pada suhu penyimpanan 90 °C, dimana minyak goreng sawit curah dengan fortifikasi MSM berbilangan
peroksida awal sebesar 1,99 dan 4,00 meq O
2
aktifkg minyak mengalami peningkatan konstanta laju reaksi menjadi 3,62x10
-3
jam dan 6,00x10
-3
jam, sedangkan minyak goreng sawit berbilangan peroksida awal sebesar 9,99 meq O
2
aktifkg minyak mengalami peningkatan konstanta laju reaksi menjadi 7,94x10
-3
jam. Konstanta laju degradasi β-karoten yang diperoleh setelah
penentuan ordo reaksi Tabel 9 kemudian diubah menjadi bilangan logaritma natural dan diplotkan dengan 1suhu dalam Kelvin, sehingga didapatkan kurva
antara ln konstanta laju reaksi dengan 1suhu Gambar 23. Hal ini dilakukan untuk mendapatkan suatu persamaan Arrhenius sehingga hubungan antara suhu
T, konstanta laju reaksi k, dan energi aktivasi Ea dapat diketahui.
Gambar 23 Perubahan konstanta laju reaksi degradasi β-karoten minyak
goreng sawit curah dengan fortifikasi MSM PVi 1,99, 4,00, dan 9,99 meq O
2
aktifkg minyak pada suhu 60, 75, dan 90 °C
y = -9.027,03x + 19,37 R² = 0,97
y = -9.094,28x + 20,04 R² = 0,98
y = -5.956,68x + 11,73 R² = 0,89
-9,0 -8,0
-7,0 -6,0
-5,0 -4,0
-3,0
0,0027 0,0028
0,0028 0,0029
0,0029 0,0030
0,0030 0,0031
ln K
onst ant
a Laj
u R
ea k
si J
am
1Suhu K
PVi 1.99 meqkg PVi 4.00 meqkg
PVi 9.99 meqkg
Gambar 22 Model degradasi β-karoten minyak goreng sawit curah dengan
fortifikasi MSM PVi 9,99 meq O
2
aktifkg minyak pada suhu 60, 75, dan 90 °C
y = -0,0018x R² = 0,9789
y = -0,0062x R² = 0,9833
y = -0,0079x R² = 0,9161
-1,60 -1,40
-1,20 -1,00
-0,80 -0,60
-0,40 -0,20
0,00
100 200
300 400
500 600
ln [
β- K
ar ote
n]t [
β- K
ar ote
n]o
ppm
Lama Penyimpanan Jam
Suhu 60 °C Suhu 75 °C
Suhu 90 °C
28 Berdasarkan Gambar 23, minyak goreng sawit curah dengan fortifikasi
MSM berbilangan peroksida awal 1,99, 4,00, dan 9,99 meq O
2
aktifkg minyak memiliki nilai energi aktivasi masing-masing sebesar 75,05, 75,61, dan 49,52
kJmol. Nilai energi aktivasi degradasi β-karoten ketiga jenis minyak goreng sawit
curah dengan fortifikasi MSM dapat dilihat pada Tabel 10. Tingginya energi aktivasi minyak goreng sawit curah dengan fortifikasi MSM berbilangan
peroksida awal sebesar 4,00 meq O
2
aktifkg minyak menyebabkan sensitivitasnya terhadap peningkatan suhu menjadi semakin besar sehingga akan lebih rentan
mengalami degradasi β-karoten apabila terjadi peningkatan suhu selama
penyimpanan jika dibandingkan dengan kedua jenis minyak lainnya. Minyak sawit merah memiliki nilai Ea untuk degradasi β-karoten sebesar 55,60 kJmol
Ayustaningwarno 2010. Nilai Ea ini lebih rendah jika dibandingkan dengan nilai Ea untuk degradasi β-karoten pada ketiga jenis minyak goreng sawit curah dengan
fortifikasi MSM, sehingga ketiga jenis minyak goreng sawit dengan fortifikasi MSM tersebut lebih sensitif terhadap peningkatan suhu selama penyimpanan.
Berdasarkan hal tersebut, laju degradasi
β-karoten dapat dipertahankan tetap rendah apabila minyak goreng sawit curah dengan fortifikasi MSM dikemas dan
disimpan dalam kondisi gelap pada suhu penyimpanan yang rendah.
Tabel 10 Energi aktivasi degradasi β-karoten minyak goreng sawit curah dengan
fotifikasi MSM berbilangan peroksida awal 1,99, 4,00, dan 9,99 meq O
2
aktifkg minyak Bilangan Peroksida
Awal meq O
2
kg Kemiringan
Kurva Konstanta Gas
mol
.
K Energi Aktivasi
Jmol 1,99
-9027,03 8,314
75050,73 4,00
-9094,28 8,314
75609,84 9,99
-5956,68 8,314
49523,84 SNI 7709-2012 menyatakan bahwa kadar vitamin A minimum yang harus
terkandung dalam minyak goreng sawit adalah sebesar 45 IU atau setara dengan kadar β-karoten 27 ppm. Tiga jenis minyak goreng sawit curah dengan fortifikasi
MSM berbilangan peroksida awal yang berbeda memiliki umur simpan yang lebih pendek apabila bilangan peroksida dijadikan sebagai parameter mutu, namun
apabila menggunakan kadar asam lemak bebas sebagai parameter mutu, umur simpannya menjadi lebih panjang. Pada suhu penyimpanan 30 °C dengan
bilangan peroksida sebagai parameter mutu, minyak goreng sawit curah dengan fortifikasi MSM berbilangan peroksida awal 1,99 dan 4,00 meq O
2
aktifkg minyak masing-masing memiliki umur simpan selama 2,3 dan 1,6 bulan Tabel
5, sedangkan minyak goreng sawit curah dengan fortifikasi MSM berbilangan peroksida awal 9,99 meq O
2
aktifkg minyak hanya memiliki umur simpan selama 2,2 jam disebabkan batas mutu akhir bilangan peroksida yang dapat diterima
sesuai dengan persyaratan SNI 7709-2012 adalah 10 meq O
2
aktifkg minyak. Penggunaan kadar asam lemak bebas sebagai parameter mutu untuk
menentukan umur simpan menyebabkan ketiga jenis minyak goreng sawit curah dengan fortifikasi MSM berbilangan peroksida awal yang berbeda memiliki umur
simpan yang lebih panjang, yaitu 116, 11, dan 5,8 bulan Tabel 8 masing-masing untuk minyak goreng sawit curah curah dengan fortifikasi MSM berbilangan
29 peroksida awal 1,99, 4,00, dan 9,99 meq O
2
aktifkg minyak. Umur simpan yang lebih panjang ini disebabkan batas mutu akhir kadar asam lemak bebas yang dapat
diterima sesuai dengan persyaratan SNI 7709-2012 masih cukup tinggi, yaitu 0,3, sementara asam lemak bebas yang terkandung dalam ketiga jenis minyak
tidak mengalami peningkatan yang ekstrim seperti bilangan peroksida selama penyimpanan pada setiap suhu oksidasi.
Penggunaan bilangan peroksida sebagai parameter mutu akan lebih baik digunakan jika dibandingkan dengan kadar asam lemak bebas walaupun
memberikan umur simpan yang relatif pendek karena selama masa simpan tersebut, kadar asam lemak pada minyak goreng sawit curah terfortifikasi MSM
masih relatif rendah. Senyawa β-karoten yang harus terkandung dalam minyak
goreng sawit curah dengan fortifikasi MSM berbilangan peroksida awal 1,99, 4,00, dan 9,99 meq O
2
aktifkg minyak pada awal penyimpanan sehingga dalam kurun waktu penyimpanan yang menggunakan bilangan peroksida sebagai
parameter mutu, yaitu 2,3 bulan, 1,6 bulan, dan 2,2 jam masih mengandung kadar β-karoten yang setara dengan vitamin A 45 IU atau 27 ppm β-karoten dapat
dilihat pada Tabel 11. Oksidas i lipid yang menyebabkan degradasi β-karoten pada
ketiga jenis minyak ini mengikuti reaksi ordo satu, sehingga penentuan umur simpan dilakukan dengan persamaan penurunan mutu ordo satu sebagai berikut:
t
s
= lnQoQs
k t
s
: lama penyimpanan jam Qo
: nilai mutu awal Qs
: nilai mutu akhir yang dapat diterima k
: konstanta laju reaksi Kilcast et al. 2000.
Tabel 11 Kadar β-karoten yang harus terkandung pada minyak goreng sawit
curah dengan fortifikasi MSM di awal penyimpanan suhu 30 °C kondisi gelap
PVi: bilangan peroksida awal meq O
2
aktifkg minyak; k: konstanta laju reaksi; t
s
: lama penyimpanan jam; Q
o
: nilai mutu awal; Q
s
: nilai mutu akhir yang dapat diterima
Senyawa β-karoten yang harus terkandung pada ketiga jenis minyak di awal
penyimpanan pada suhu 30 °C kondisi gelap relatif rendah, yaitu 28,38, 28,47, dan 27,02 ppm masing-masing untuk minyak goreng sawit curah dengan
fortifikasi MSM berbilangan peroksida awal sebesar 1,99, 4,00, dan 9,99 meq O
2
aktifkg minyak. Nilai ini mendekati batas minimum kadar vitamin A sesuai SNI 7709-2012, yaitu s
etara dengan kadar β-karoten 27 ppm. Hal ini disebabkan umur simpan dengan menggunakan bilangan peroksida sebagai parameter mutu yang
relatif sangat singkat, sedangkan perubahan β-karoten mengikuti reaksi ordo satu, dimana pada tahap awal oksidasi lipid, β-karoten terdegradasi dengan cepat,
Pvi meq O
2
kg minyak
k t
s
Jam Qt β-Karoten
ppm Qo β-Karoten
ppm 1,99
3,04x10
-5
1634,79 27,00
28,38 4,00
4,69x10
-5
1129,22 27,00
28,47 9,99
3,48x10
-4
2,24 27,00
27,02
30 namun setelah beberapa waktu, laju degradasinya berkurang Cavalieri dan Reyes
De Corcuera 2000. Fortifikasi MSM ke dalam minyak goreng sawit curah kemungkinan besar
dapat diaplikasikan untuk mensubstitusi penggunaan vitamin A sintetik di Indonesia. Hasil penelitian menunjukkan bahwa minyak goreng sawit curah yang
difortifikasi dengan MSM akan cukup stabil selama penyimpanan dan memiliki umur simpan yang lebih panjang dibandingkan dengan jangka waktu distribusi
minyak goreng sawit curah dari industri pengolahan minyak sawit hingga ke rumah tangga apabila disimpan dalam kemasan gelap dan suhu yang relatif rendah
selama proses distribusinya. Efektivitas program fortifikasi MSM ke dalam minyak goreng sawit curah dapat tercapai apabila: 1 kualitas minyak goreng
sawit yang akan difortifikasi dengan MSM terutama profil kadar peroksida yang relatif rendah, yaitu kisaran 0-4 meq O
2
aktifkg minyak, 2 kualitas MSM sebagai fortifikan yang memenuhi persyaratan, 3 pengemasan yang mampu melindungi
minyak goreng sawit curah dengan fortifikasi MSM dari cahaya, serta 4 kondisi penyimpanan pada suhu yang relatif rendah.