C. PENELITIAN UTAMA
4. Pengaruh Jenis dan Komposisi Beberapa Pelarut
Kontrol yang digunakan pada tahap penelitian ini adalah minyak DAG yang komposisi MAG 9.43%, DAG 44.52%, TAG 46.05% dan ALB 0.00%. Setelah dilakukan fraksinasi, rendemen hasil fraksinasi untuk kelima jenis pelarut ternyata beragam. Rendemen untuk pelarut P1 adalah sebesar 36.45%, P2 sebesar 40.11%, P3 sebesar 25.88%, P4 sebesar 6.13% dan P5 sebesar 7.52%. Rendemen fraksinasi untuk kelima jenis pelarut tersebut dapat dilihat pada Gambar 13.
Gambar 13. Rendemen fraksinasi untuk berbagai jenis pelarut
Komposisi asilgliserol hasil fraksinasi untuk kelima jenis pelarut pun beragam. Komposisi asilgliserol hasil fraksinasi dengan P1 adalah MAG 0.00%, DAG 38.79%, TAG 61.21% dan ALB 0.00%. Hasil fraksinasi dengan P2 mempunyai komposisi MAG 23.36%, DAG 63.72%, TAG 12.92% dan ALB 0.00%. Hasil fraksinasi dengan P3 mempunyai komposisi MAG 1.59%, DAG 7.05%, TAG 91.36% dan ALB 0.00%. Hasil fraksinasi dengan pelarut P4 dan P5 tidak dilakukan analisis komposisi asilgliserol karena rendemennya terlalu rendah. Rendemen yang terukur pada kondisi fraksinasi tersebut hanyalah minyak yang menempel pada kertas saring dan erlenmeyer. Komposisi asilgliserol hasil fraksinasi pada suhu 10⁰C dengan berbagai pelarut dapat dilihat pada Gambar 14.
36
Gambar 14. Komposisi asilgliserol hasil fraksinasi dengan berbagai pelarut.
Selain nilai rendemen, parameter yang digunakan untuk menentukan jenis pelarut yang terbaik adalah kadar DAG minyak yang dihasilkan. Berdasarkan hasil analisis menggunakan kromatografi gas, fraksinasi menggunakan P1 menghasilkan minyak dengan kadar DAG 38.79%(b/b), P2 menghasilkan kadar DAG 63.72%(b/b) dan P3 menghasilkan kadar DAG 7.05%(b/b). Kadar DAG yang dihasilkan untuk ketiga jenis pelarut berbeda secara signifikan pada taraf nyata 5% (Lampiran 15d). Kadar DAG hasil fraksinasi dengan pelarut P1, P2 dan P3 dapat dilihat pada Gambar 15.
Nilai log P untuk heksana adalah 3.5 dan nilai log P untuk aseton adalah -0.23 (Fontana, et.al 1998). Keberagaman rendemen yang terjadi disebabkan keberagaman sifat kepolaran pelarut yang digunakan. Fraksinasi dengan menggunakan aseton dapat menghilangkan semua MAG karena aseton bersifat agak polar (log P=-0.23) sehingga melarutkan semua yang bersifat agak polar dalam minyak tersebut. Fraksinasi dengan menggunakan heksana dapat menghilangkan sebagian besar TAG karena heksana bersifat non polar sehingga dapat menghilangkan TAG yang bersifat non polar.
Pelarut-pelarut yang merupakan campuran antara heksan dan aseton mempunyai kepolaran yang beragam sesuai dengan perbandingan heksan asetonnya. Kepolaran pelarut meningkat secara berurutan P3, P4 dan P5. Pelarut P4 dan P5 menghilangkan baik TAG, DAG dan MAG sehingga rendemen fraksinasi rendah atau bahkan tidak tebentuk kristal pada saat fraksinasi. Pelarut P3 masih menghasilkan rendemen 25.88% yang didominasi oleh TAG. Hal ini disebabkan karena bagian polar pelarut lebih kecil dan karena kadar TAG dalam minyak sebelum fraksinasi cukup tinggi.
Fraksinasi pada suhu 10oC dengan menggunakan pelarut P1 menghasilkan kristal (tidak lolos saat penyaringan) sebanyak 1.82 gram (MAG, DAG, TAG masing-masing 0.00, 0.71, 1.11 gram). Komponen yang hilang bersama pelarut sebanyak 3.18 gram (MAG, DAG, TAG masing-masing 0.47, 1.52, 1.19 gram). Fraksinasi pada suhu yang sama dengan menggunakan pelarut P2 menghasilkan kristal (tidak lolos saat penyaringan) sebanyak 2.01 gram (MAG, DAG, TAG masing-masing 0.47, 1.28, 0.26 gram). Komponen yang hilang bersama pelarut sebanyak 2.99 gram (MAG, DAG, TAG masing-masing 0.00, 0.95, 2.04 gram).
Fraksinasi pada dengan menggunakan pelarut P3 menghasilkan kristal (tidak lolos saat penyaringan) sebanyak 1.29 gram (MAG, DAG, TAG masing-masing 0.02, 0.09, 1.18 gram). Komponen yang hilang bersama pelarut sebanyak 3.18 gram (MAG, DAG, TAG masing-masing
38
0.45, 2.04, 1.12 gram). Diagram kesetimbangan massa fraksinasi dengan berbagai pelarut pada suhu 10oC dapat dilihat pada Gambar 16.
Bila dibandingkan dengan penelitian tentang produksi dan pemurnian minyak DAG yang telah dilakukan, hasil penelitian ini masih belum mencapai hasil yang memuaskan karena hampir semua hasil penelitian yang telah dilakukan menghasilkan minyak DAG yang mempunyai kadar DAG di atas 80%(b/b) setelah dimurnikan. Hal yang menyebabkan belum tercapainya target tersebut adalah tidak adanya sistem penghilangan air pada saat reaksi esterifikasi berlangsung serta metode fraksinasi dengan pelarut yang masih sangat sederhana. Air berpengaruh besar terhadap fleksibilitas enzim. Dalam reaksi pembentukan, jumlah air yang minimum diperlukan untuk menjamin suatu reaksi berjalan optimum. Kelebihan air akan menurunkan aktivitas enzim, baik dari segi kinematika maupun termodinamika.
Penghilangan air pada saat reaksi esterifikasi berlangsung biasanya dilakukan dengan proses reaksi secara vakum, dengan mengalirkan gas nitrogen atau dengan bubuk molecular sieves. Menurut Rosu (1999), ketika reaksi esterifikasi berlangsung pada tekanan normal pada wadah tertutup, setelah keseimbanagan selama dua belas jam reaksi hanya mampu mengkonversi asam kaprilat sebanyak 60%. Sedangkan reaksi esterifikasi yang disertai sistem penghilangan air berupa aliran gas nitrogen (0.7 liter/menit) dan evaporasi vakum (3 mmHg) dapat mengkonversi asam kaprilat sebanyak 100%. Menurut Lo et.al (2004), penggunaan sistem penghilangan air berupa molecular sieves sangat efektif pada rekasi esterifikasi pembentukan DAG. Penambahan molecular sieves hingga 30%(b/b) dapat meningkatkan kadar DAG yang terbentuk sebanyak 52.5%(b/b).
Gambar 16. Diagram kesetimbangan massa fraksinasi suhu 10oC dengan pelarut P1, P2 dan P3 Disaring Filtrat (1.82 gram) MAG 0.00% (0.00 g) DAG 38.79% (0.71 g) TAG 61.21% (1.11 g) Filtrat (2.01 gram) MAG 23.36% (0.47 g) DAG 63.72% (1.28 g) TAG 12.92% ( 0.26 g) Filtrat (1.29 gram) MAG 1.59% (0.02 g) DAG 7.05% (0.09 g) TAG 91.36% (1.18) Disaring Disaring Aseton (50 ml), MAG (0.47 g), DAG (1.52 g), TAG (1.19 g) Heksana (50 ml), MAG (0.00 g), DAG (0.95 g), TAG (2.04 g) Pelarut (50 ml), MAG (0.45 g), DAG (2.14 g), TAG (1.12 g) Inkubator suhu 10oC Inkubator suhu 10oC Inkubator suhu 10oC Minyak kaya DAG
(5 gram) MAG 9.43% (0.47 gram) DAG 44.52% (2.23 gram) TAG 46.05% (2.30 gram) Ditambah 50 ml P1 Ditambah 50 ml P2 Ditambah 50 ml P3
40
Penghilangan air pada saat reaksi esterifikasi berlangsung biasanya dilakukan dengan melakukan reaksi secara vakum, dengan mengalirkan gas nitrogen atau dengan bubuk molecular sieves. Menurut Rosu (1999), ketika reaksi esterifikasi berlangsung pada tekanan normal pada wadah tertutup, setelah keseimbangan selama dua belas jam reaksi hanya mampu mengkonversi asam kaprilat sebanyak 60%. Sedangkan reaksi esterifikasi yang disertai sistem penghilangan air berupa aliran gas nitrogen (0.7 liter/menit) dan evaporasi vakum (3 mmHg) dapat mengkonversi asam kaprilat sebanyak 100%. Menurut Lo et.al (2004), penggunaan sistem penghilangan air berupa molecular sieves sangat efektif pada reaksi esterifikasi pembentukan DAG. Penambahan molecular sieves hingga 30%(b/b) dapat meningkatkan kadar DAG yang terbentuk sebanyak 52.5%(b/b).
Penelitian yang dilakukan oleh Weber et.al (2004), Kristensen et.al (2005) dan Cheong et.al (2007) menggunakan metode short path destillation untuk pemurnian minyak DAG sehingga kadar DAG setelah pemurnian yang mereka peroleh mencapai 66-70, 93, dan 60%(b/b). Sedangkan penelitian ini menggunakan metode solvent fractionation untuk pemurniannya sehingga hasil kadar DAG setelah pemurnian adalah 63.72% dengan randemen 40.11%. Hasil penelitian ini masih cukup baik apabila dibandingkan dengan hasil yang diperoleh dari penelitian Weber (2004) dan Cheong (2007).
Short path distillation mempunyai keuntungan, di antaranya suhu pemanasan dapat dilakukan pada suhu lebih rendah (pada tekanan yang lebih rendah) bila dibandingkan dengan titik didih cairan pada tekanan standar sehingga metode ini sangat efektif untuk pemisahan senyawa yang tidak stabil pada suhu tinggi termasuk DAG. Destilat yang dihasilkan hanya dialirkan pada jarak yang pendek sebelum mengalami kondensasi sehingga metode ini memiliki efsiensi waktu yang baik. Kelemahan metode solvent farctionation yang digunakan pada penelitian ini adalah suhu yang cepat meningkat pada saat penyaringan. Pada saat penyaringan pintu refrigerator harus dibuka untuk dilakukan penyaringan. Pada saat
penyaringan tersebut suhu mengalami peningkatan hingga 5oC karena penyaringan membutuhkan waktu ±5 menit. Kondisi suhu yang tidak terkendali ini mengganggu fase kristal yang sudah terbentuk sehingga menyebabkan DAG yang seharusnya membentuk kristal menjadi leleh dan lolos pada saat penyaringan.