TINJAUAN PUSTAKA
2.6. Modifikasi Minyak dan Lemak yang di Katalisis Oleh Lipase
Secara tradisional, interesterifikasi kimia telah menjadi industri pertama yang sangat berarti dalam menghasilkan lemak dan minyak yang termodifikasi. Hal ini merupakan reaksi yang secara teori memproduksi gugus asil dalam triasilgiserol (TAG) secara acak. Interesterifikasi kimia digunakan dalam industri shortening trans yang rendah, margarin, dan meluas hingga mengubah bentuk penyusunnya, memodifikasi keadaan melebur dan meningkatkan stabilitas. Interesterifikasi kimia memiliki potensi untuk mengubah nutrisi dari lemak dan minyak, terutama untuk menghasilkan proporsi dari asam lemak spesifik dalam posisi bagian belakang gliserol untuk mengubah
bioavailabilitynya. Interesterifikasi kimia bukan merupakan metode yang efektif
untuk menghasilkan konsentrasi yang tinggi dari asam lemak rantai menengah (MCFA), struktur lipid yang diacak posisi spesifiknya atau asam lemak yang melekat secara selektif dalam metode ini. Interesterifikasi yang di katalisis oleh lipase adalah hal yang paling besar untuk interesterifikasi kimia, ketika distribusi dari posisi spesifik diperlukan untuk posisi yang melekat dan asam lemak yang memiliki spesifitas oleh lipase. Lipase mengkatalisis hidrolisis triasilgliserol, diasilgliserol, dan monoasilgliserol, dalam keadaan kelebihan air tetapi dibawah kondisi air yang terbatas, reaksi sebaliknya, sintesis ester, dapat tercapai. Interesterifikasi yang dikatalisis lipase dan hidrolisis mengikuti reaksi yang Ping Pong Bi Bi untuk reaksi multisubstrat.
Didalam istilah aplikasi lipase untuk modifikasi nutrisi dari lemak dan minyak, posisi dan asam lemak yang spesifik dari lipase tertentu yang digunakan. Lipase yang
mana tidak memiliki kemampuan spesifik untuk memproduksi posisi yang sama yang didistribusi sebagai interesterifikasi kimia dengan biaya yang lebih besar dan memakan waktu, membuat hal ini tidak cocok digunakan sebagai aplikasi. Posisi spesifik terhadap posisi 1 dan 3 dari triasilgliserol merupakan keadaan akhir dari ketidakmampuan lipase untuk beraksi pada posisi sn-2 karena hambatan mencegah akses sterik dari asam lemak didalam posisi sn-2 ke sisi aktif. Asam lemak yang spesifik, didalam istilah terhadap spesifitas keaduanya dan perbedaan asam lemak yang bekerja didalam perpindahan atau konsentrasi asam lemak ini. Posisi spesifik asam lemak dari perbedaan lipase telah digunakan dalam reaksi katalisis oleh lipase, termasuk transesterifikasi, asidolisis, gliserolisis, dan digunakan untuk mengubah kualitas nutrisi dari lemak dan minyak. Lipase juga digunakan dalam modifikasi lemak dan minyak untuk tujuan modifikasi secara fisik, untuk menggunakan substitusi mentega dari coklat dan mengubah properti yang mencair.
Tabel 2.3. Asam lemak dan posisi spesifik dari lipase yang dipilih untuk digunakan didalam modifikasi nutrisi lemak dan minyak
Sumber lipase Spesifitas Referensi
Aspergillus niger Aspergillus delemar
Terhadap asam lemak rantai menengah dan pendek
Desnuelle (1972); Stamatis et al.(1993)
Geotrichum candidum Terhadap asam lemak rantai panjang dengan ikatan rangkap di cis-9
Macrae (1985)
Aspergillus niger Mucor miehei Rhizopus arrhizus Rhizopus delemar
Terhadap posisi sn-1 dan sn-3 Macrae (1983)
Candida parapsilosis Terhadap posisi sn-2 Riaublanc et al.(1993)
2.6.1. Transesterifikasi
Transesterifikasi yang dikatalisis oleh lipase dikenal sebagai pergantiaan dari gugus asil diantara 2 ester, dinamakan dua triasilgliserol (TAG), meskipun ini juga dapat terjadi diantara etil atau metil ester dan TAG (Gambar 2.2). Transesterifikasi tidak
digunakan sebagai metode transfer asam lemak tidak jenuh dari minyak ikan menjadi minyak sayur untuk EPA (Eicosapentaenoic acid) dan DHA (Docosahexaenoic acid) yang relatif memiliki konsentrasi rendah didalam minyak ikan yangmana terkadang tidak lebih dari 25%. Ini menjadi hal yang paling sering digunakan untuk menghasilkan struktur lipid melalui reaksi diantara sebuah rantai menengah triasilgliserol dan sebuah minyak sayur atau minyak ikan yang mengandung konsentrasi tinggi dari asam lemak jenuh rantai panjang dan asam lemak tidak jenuh. Hal ini merupakan metode ideal yang tidak penting untuk produksi struktur lipid karena adanya pengacakan asam lemak jenuh dan tidak jenuh menengah didalam semua tiga posisi dari triasilgliserol. Struktur lipid akan berisi asam lemak rantai sedang dalam posisi sn-1 dan sn-3 untuk hidrolisis didalam dan absorpsi produksi energi, dan asam lemak jenuh berantai panjang dan asam lemak tidak jenuh dalam posisi sn-2 untuk mengubah absorpsinya. Konsentrasi yang lebih tinggi dari struktur lipid lebih mudah diperoleh dengan menggunakan reaksi asidolisis.
Gambar 2.2. TAG diturunkan dari 1,3 reaksi transesterifikasi yang dikatalisis oleh lipase diantara sebuah TAG rantai menengah (A) atau metil ester (B) dan TAG rantai panjang.
2.6.2. Asidolisis
Asidolisis ditemukan sebagai transfer sebuah gugus asil diantara sebuah asam dan sebuah ester, dan digunakan terutama untuk menggabungkan asam lemak bebas kedalam trisasilgliserol (Gambar 2.3.). Asidolisis diantara sebuah fraksi yang banyak mengandung asam lemak tidak jenuh dan minyak ikan merupakan jalan yang baik untuk mendapatkan konsentrasi asam lemak tidak jenuh didalam minyak ikan, sejak minyak ikan cenderung memiliki asam lemak tidak jenuh didalam posisi sn-2, lebih memungkinkan untuk menggabungkannya didalam posisi sn-1 dan sn-3.
Minyak ikan yang diperkaya asam lemak tidak jenuh telah digunakan didalam bentuk enkapsulasi untk mengurangi resiko penyakit kardiovaskuler pada dewasa. Minyak ini tidak cocok digunakan untuk bayi pada konsentrasi EPA yang tinggi yangmana dapat bersaing dengan AA (arachidonic acid) dan mempengaruhi pertumbuhan. Minyak sayur yang diperkaya asam lemak tidak jenuh telah digunakan dalam pencegahan penyakit kardiovaskuler pada dewasa. Manfaat asidolisis dibawah transesterifikasi untuk menghasilkan lipid yang terstruktur merupakan penggabungan yang lebih besar. Bagaimanapun, hal ini masih sulit dalam menempatkan asam lemak tidak jenuh pada posisi sn-2 dan asam lemak rantai menengah pada posisi 1 dan 3.
Gambar 2.3. TAG yang potensial diturunkan dari 1,3 reaksi asidolisis yang dikatalisis oleh lipase diantara sebuah TAG rantai panjang dan sebuah asam lemak rantai menengah.
Ada kerugian paling besar yang berkaitan dengan penggunaan asidolisis yang berarti mengubah kualitas nutrisi dari lemak dan minyak. Memperoleh asam lemak yang berkonsentrasi tinggi dengan konsentrasi DHA atau EPA yang tinggi memerlukan beberapa tahap, termasuk saponifikasi, ekstraksi pelarut, dan inklusi urea
atau destilasi molekuler. Sejak asam lemak dari TAG murni dirilis selama pembelajaran asidolisis, asam lemak plus penetapan dari substrat asli dapat dipindahkan dari lipid. Akhir dari kelabilan panas asam lemak tidak jenuh, secara tradisional artinya adalah asam lemak yang berpindah tersebut sebagai destilasi molekuler telah ditempatkan sebagai metode titrasi dengan garam untuk mengendapkan asam lemak.
2.6.3. Gliserolisis / Esterifikasi
Gliserolisis adalah reaksi antara TAG dan gliserol, dimana esterifikasi adalah reaksi antara gliserol (atau gugus alkohol yaitu gliserida sebagian) dan sebuah asam lemak bebas (Gambar 2.3). Aplikasi yang penting dari esterifikasi yaitu dalam produksi TAG yang mengandung semua rantai panjang asam lemak tidak jenuh untuk digunakan sebagai suplemen dewasa atau semua asam lemak rantai menengah untuk nutrisi oarng lanjut usia, dimana gliserolisis telah digunakan untuk memproduksi asam lemak tidak jenuh yang mengandung monoasilgliserol. Manfaat dari gliserolisis dan esterifikasi merupakan pemurnian yang tinggi dari TAG yang mengandung hanya 1 macam asam lemak yang dapat dihasilkan, meskipun kemurnian TAG cenderung menjadi rendah. Kerugian dari esterifikasi adalah bahwa substrat asam lemak yang tetap akan dipisahkan. Sebaliknya, esterifikasi menggunakan etil ester tetap layak secara ekonomi untuk biaya produksi yang tinggi dalam memproduksi EPA dan DHA yang berkonsentrasi.
2.6.4. Hidrolisis / Pengayaan yang Selektif
Seperti ynag telah disebutkan sebelumnya, beberapa lipase spesifik terhadap asam lemak tertentu, sebuah properti yangmana dapat digunakan untuk asam lemak berkonsentrasi selama hidrolisis dan transesterifikasi. Lipase dengan spesifitas menurun terhadap DHA telah sering digunakan untuk menaikkan konsentrasi DHA dalam minyak ikan. Aktivitas yang lebih rendah dari beberapa lipase terhadap DHA disebabkan oleh bukti bahwa ikatan rangkap karbon yang paling dekat dengan gugus karbonil adalah satu karbon yang lebih dekat dengan dekat didalam DHA dibandingkan dalam EPA yangmana mempengaruhi kemampuannya untuk dapat
masuk ke sisi aktif. Ketika pengayaan selektif ini digunakan secara efektif dalam modifikasi nutrisi lemak dan minyak, kepedulian harus diambil untuk mengakui spesifitas lipase ini ketika metode modifikasi lain lipase untuk mencegah tingkat rendah dari nggabungan beberapa asam lemak. Secara keseluruhan, pengayaan selektif merupakan metode yang menjanjikan untuk konsentrasi asam lemak dalam minyak, secara spesifik minyak ikan, sejak ini tidak memerlukan asam lemak tidak jenuh yang berkonsentrasi yangmana sulit dan mahal untuk manufaktur.
Gambar 2.4. TAG yang potensial dari esterifikasi nonspesifik yang dikatalisis oleh lipase(A) dan gliserolisis (B) reaksi antara gliserol dan sebuah sam lemak tidak jenuh dan sebuah asam lemak tidak jenuh-etil ester, secara bersamaan. (Willis, 1999).
BAB III