Gubitz et al. (1999) mengemukakan komposisi kimia biji jarak pagar seperti disajikan pada Tabel 2.
Tabel 2 Komposisi kimia biji jarak pagar
No. Komposisi kimia Kandungan (%)
1 Kadar air 6.20 2. Protein 10.00 3. Lemak 38.00 4. Karbohidrat 17.00 5. Serat kasar 15.50 6. Abu 5.30
Sumber : Gubitz et al. (1999)
Minyak biji jarak pagar berwarna kekuningan dan dapat diekstrak dengan cara mekanik ataupun ekstraksi dengan pelarut seperti heksana. Sebanyak 35 - 40% minyak dapat diekstrak dari biji (keseluruhan), dan 50 - 60% berada dalam daging biji (kernel). Minyak jarak pagar mengandung 21% asam lemak jenuh dan 79% asam lemak tidak jenuh (Gubitz et al. 1999). Minyak jarak pagar sangat prospektif untuk dimanfaatkan sebagai bahan baku biodiesel dan memiliki komposisi trigliserida yang mengandung asam oleat dan linoleat (Hambali et al. 2006). Kandungan asam lemak pada minyak jarak pagar disajikan pada Tabel 3, sedangkan sifat fisik minyak jarak pagar disajikan pada Tabel 4.
Tabel 3 Komposisi asam lemak minyak jarak pagar
Jenis asam lemak Sifat dan komponen Komposisi (%)
Asam palmitat Jenuh, C 16:0 12 – 17
Asam stearat Jenuh, C 18:0 5 – 10
Asam oleat Tidak jenuh, C 18:1 35 – 64
Asam linoleat Tidak jenuh, C 18:2 19 – 42
Asam linolenat Tidak jenuh, C 18:3 2 – 4
11 Tabel 4 Sifat fisik minyak jarak pagar
Sifat fisik Satuan Nilai
Titik pembakaran oC 236
Densitas pada 15 oC g/cm3 0.9177
Viskositas pada 30 oC nm2/s 49.15
Sisa karbon %(m/m) 0.34
Kandungan abu sulfat %(m/m) 0.007
Titik tuang oC -2.5
Kadar air ppm 935
Kadar sulfur ppm < 1
Bilangan asam Mg KOH/g 4.75
Bilangan iod - 96.5
Sumber : Gubitz et al. ( 1999)
Sudradjat (2006) mengemukakan bahwa minyak jarak memiliki tingkat keasaman atau bilangan asam yang tinggi. Bila biodiesel jarak pagar dengan kondisi bilangan asam tinggi diaplikasikan ke mesin kendaraan dapat merusak mesin. Dengan cara penyimpanan yang keliru, bilangan asam minyak jarak pagar akan terus meningkat menjadi sekitar 80 - 100, bahkan pernah mencapai 150. Kandungan asam lemak bebas minyak jarak pagar berkisar antara 10 - 20%. Asam lemak bebas ini akan memblokir reaksi pembentukan metil ester (biodiesel), yaitu metanol yang seharusnya bereaksi dengan trigliserida menjadi terhalang oleh reaksi pembentukan sabun.
Penyebab utama keasaman minyak jarak pagar adalah faktor internal, yaitu kandungan asam lemak tidak jenuh dengan ikatan rangkap, keberadaan enzim pemecah lemak (seperti lipase, lipoksidase, atau lipolitik), serta keberadaan mikrob alami dari jenis bakteri, cendawan, dan khamir yang semuanya dapat menyebabkan keasaman minyak jarak, baik secara sendiri-sendiri maupun saling berinteraksi. Ketika faktor internal bertemu dengan faktor eksternal seperti udara, aerasi, pemanasan, air, kation logam, atau bahan kimia maka akan terjadi proses oksidasi. Proses oksidasi menghasilkan senyawa peroksida atau hidroperoksida yang kemudian memecah lemak menjadi asam lemak dan gliserol, disertai terbentuknya gugus aldehid, keton, dan hidrokarbon lain (tengik). Bahkan proses oksidasi dapat berlangsung secara berantai, yaitu minyak yang telah asam bila tertinggal pada peralatan dapat menjadi sumber keasaman bagi minyak berikutnya yang diproses menggunakan alat tersebut (Sudradjat et al. 2007).
12 Apabila cara penanganan dan teknologi keliru maka kadar keasaman minyak akan terus meningkat selama kegiatan pascapanen sampai penyimpanan di gudang. Pengemasan biji menggunakan karung plastik polipropilena dan diletakkan bersentuhan dengan lantai gudang dapat menyebabkan peningkatan keasaman secara berarti, biji bercendawan, dan kehampaan minyak. Demikian pula penyimpanan biji menggunakan kardus dari karton, meskipun tidak kontak dengan lantai, tetapi dalam keadaan terbuka dapat menyebabkan peningkatan keasaman minyak. Penyimpanan yang cukup aman adalah menggunakan kantong plastik polietilena yang ditutup rapat dan tidak kontak dengan lantai (Sudradjat 2006).
ASPEK HIDRATASI
Karakteristik hidratasi bahan hasil pertanian dapat diartikan sebagai karakteristik fisik yang meliputi interaksi antara bahan dengan molekul air yang terkandung di dalamnya dan molekul air di udara sekitarnya. Peranan air di dalam bahan biasanya dinyatakan sebagai kadar air dan aktivitas air. Kadar air adalah persentase kandungan air suatu bahan, yang dapat dinyatakan berdasarkan berat basah (wet basis) atau berdasarkan berat kering (dry basis). Aktivitas air atau water activity (aw) merupakan faktor yang sangat penting dalam penyimpanan
bahan (Anonim 2005), dan didefinisikan sebagai jumlah air bebas dalam bahan pangan yang dapat digunakan oleh mikrob (cendawan) untuk pertumbuhannya. Peranan air di udara dinyatakan dalam kelembaban relatif (RH), dan kelembaban mutlak (H).
Dalam bahan pangan, air terutama berperan sebagai pelarut yang digunakan selama proses metabolisme. Tingkat mobilitas dan peranan air bagi proses kehidupan biasanya dinyatakan dengan besaran aktivitas air (aw), yaitu
perbandingan tekanan parsial uap air dalam bahan dengan tekanan uap air jenuh. Selain itu, aktivitas air dapat pula dinyatakan sebagai kelembaban relatif kesetimbangan dibagi 100. Semakin tinggi nilai aw suatu bahan maka semakin
tinggi pula kemungkinan tumbuh dan berkembangnya mikrob dalam bahan tersebut (Syarief & Halid 1993).
13 Aktivitas air menggambarkan sifat dari bahan itu sendiri sedangkan kelembaban relatif menyatakan sifat lingkungan atmosfir yang berada dalam keadaan setimbang dengan bahan tersebut. Bertambah atau berkurangnya kandungan air ke suatu bahan pada suatu keadaan lingkungan ditentukan oleh kelembaban relatif kesetimbangan.
Kesetimbangan kadar air suatu bahan didefinisikan sebagai tingkat kadar air bahan tersebut setelah berada pada suatu keadaan lingkungan tertentu untuk jangka waktu tertentu. Kesetimbangan kadar air tergantung pada kelembaban dan suhu lingkungan, jenis dan kematangan biji-bijian. Tiap jenis biji-bijian memiliki karakteristik tekanan uap air pada suhu dan kadar air tertentu dan karakteristik ini menentukan apakah bahan tersebut akan melakukan proses penyerapan atau penguapan. Bila tekanan uap air dari air yang terdapat dalam bahan sama dengan tekanan uap air udara sekeliling maka dicapai kadar air kesetimbangan. Dengan demikian kadar air kesetimbangan adalah kadar air yang dicapai oleh bahan setelah tekanan uap airnya seimbang dengan udara sekelilingnya.
Sorpsi isotermik menyatakan hubungan antara kadar air kesetimbangan suatu bahan dengan kelembaban relatif udara lingkungan dimana bahan tersebut berada. Masalah sorpsi isotermik pada bahan pertanian pada dasarnya menyangkut penyerapan atau penguapan air dari bahan yang bersangkutan. Penyerapan air dari udara ke dalam bahan yang kering adalah adsorpsi, sedangkan proses penguapan air dari bahan yang basah ke udara sekelilingya disebut desorpsi. Istilah umum yang meliputi penguapan dan penyerapan disebut sorpsi.
Secara alami, komoditas pertanian baik sebelum maupun sesudah diolah bersifat higroskopis, yaitu dapat menyerap air dari udara sekeliling dan juga sebaliknya dapat melepaskan sebagian air yang terkandung ke udara. Secara umum sifat-sifat hidratasi ini digambarkan dengan kurva isotermik, yaitu kurva yang menunjukkan hubungan antara kadar air bahan dengan kelembaban relatif keseimbangan ruang tempat penyimpanan bahan atau aktivitas air, pada suhu tertentu. Sorpsi isotermik adalah unik untuk setiap jenis komoditas pertanian dan tergantung pada suhu dan kelembaban udara lingkungan dari bahan yang bersangkutan (Brooker et al. 1974).
14 Aktivitas air merupakan faktor yang sangat penting dalam penyimpanan bahan (Anonim 2005). Istilah aktivitas air digunakan untuk menjabarkan air yang tidak terikat atau bebas dalam suatu sistem yang dapat menunjang reaksi biologis dan kimiawi. Air yang terkandung dalam bahan pangan, apabila terikat kuat dengan komponen bukan air lebih sukar digunakan baik untuk aktivitas mikrobiologis maupun aktivitas kimiawi (Syarief & Halid 1993). Besarnya aw
bahan berbeda-beda menurut sifat relatifnya terhadap air murni; dan hal ini sangat dipengaruhi oleh sifat produk serta kondisi lingkungannya. Kandungan air bahan yang ditempatkan di udara terbuka akan berubah sampai mencapai kondisi setimbang dengan kelembaban relatif udara di sekitarnya. Kondisi setimbang tercapai apabila kadar air bahan sudah menjadi konstan.
Pada keadaan setimbang (ekuilibrium) maka aw bahan akan sama dengan
kelembaban relatif udara di sekelilingnya (ERH = equilibrium relative humidity) dibagi 100 :
aw = ERH/100
Prinsip tersebut digunakan untuk mengendalikan aw bahan dengan cara
mengendalikan RH udara. Cara yang paling sederhana untuk mengatur kelembaban udara adalah dengan menggunakan berbagai larutan garam jenuh dalam tempat penyimpanan tertutup (misalnya eksikator). Kemudian sampel yang akan diduga aw-nya ditimbang dan dimasukkan ke dalam eksikator, selanjutnya
dibiarkan beberapa lama hingga tercapai berat konstan pada suhu tertentu.
Salah satu sifat penting dari suatu larutan adalah tekanan partial uap air dari suatu komponen volatil yang terbentuk dari larutan. Dalam suatu larutan, tekanan uap air menunjukkan suatu ukuran adanya kecenderungan suatu bahan meninggalkan larutan dalam bentuk uap air. Bila bahan non volatil (garam) ditambahkan pada bahan volatil (air) maka tekanan uap air akan berkurang sebanding dengan konsentrasi molekul air tersebut (Purwadaria et al. 1982).
Fenomena di atas berguna pada percobaan sorpsi isotermik, yaitu proses adsorpsi dan desorpsi dari suatu bahan biji-bijian yang berada dalam lingkungan tertentu (kelembaban relatif atau aktivitas air dan suhu tertentu) dapat dibuat dengan bantuan larutan garam jenuh yaitu campuran antara garam dan air. Tingkat kelembaban relatif yang diinginkan dapat dibuat dari campuran kedua bahan ini. Aktivitas air beberapa jenis garam dapat dilihat pada Tabel 5.
15 Tabel 5 Aktivitas air beberapa larutan garam jenuh pada suhu 30 oC
No Jenis garam aw 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 NaOH LiCl CH3COOK MgCl2 NaI K2CO3 KNO2 Mg(NO3)2 NaNO2 KI NaNO3 NaCl KBr KCl K2CrO4 BaCl2 KNO3 K2SO4 0.076 0.113 0.216 0.324 0.362 0.432 0.472 0.514 0.637 0.679 0.731 0.751 0.803 0.836 0.863 0.897 0.923 0.971
Sumber : Bell & Labuza (2000)
Pada umumnya kurva sorpsi isotermik berbentuk sigmoid (menyerupai huruf S) dan khas bagi setiap bahan pangan. Pada kenyataannya grafik penyerapan uap air dari udara oleh bahan pangan (kurva adsorpsi) dan grafik pelepasan uap air oleh bahan pangan ke udara (kurva desorpsi) tidak berimpit. Keadaan ini disebut fenomena histerisis (Gambar 3).
a
wGambar 3 Bentuk umum adsorpsi dan desorpsi isotermik memperlihatkan fenomena histerisis (Labuza 1968).
16