OPTIMASI PENINGKATAN KETIDAKJENUHAN CPO
DENGAN ENZIM DESATURASE MENGGUNAKAN SISTEM
KONTINU
WELLY ANGGRAINI
SEKOLAH PASCASARJANA INSTITUT PERTANIAN BOGOR
PERNYATAAN MENGENAI TESIS DAN SUMBER INFORMASI
Dengan ini saya menyatakan bahwa tesis berjudul “Optimasi Peningkatan Ketidakjenuhan CPO dengan Enzim Desaturase Menggunakan Sistem Kontinu” adalah benar karya saya dengan arahan dari komisi pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apa pun kepada perguruan tinggi mana pun. Tesis ini merupakan bagian Penelitian Balai Penelitian Bioteknologi Perkebunan Indonesia (BPBPI). 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 tesis ini.
Bogor, September 2013
Welly Anggraini
RINGKASAN
WELLY ANGGRAINI. Optimasi Peningkatan Ketidakjenuhan CPO dengan Enzim Desaturase Menggunakan Sistem Kontinu. Dibimbing oleh I MADE ARTIKA, dan TRI PANJI.
Desaturase merupakan katalisator untuk pembentukan ikatan rangkap rantai karbon baik asam lemak tak jenuh tunggal (MUFA) maupun majemuk (PUFA). Untuk meningkatan ketidakjenuhan minyak sawit mentah atau crude palm oil (CPO) melalui enzim ini, dapat digunakan fungi penghasil desaturase. Pada penelitian ini, fungi yang digunakan adalah Rhizopus oryzae, karena bersifat edible. Tujuan penelitian ini untuk menguji kemampuan Rhizopus oryzae dalam memproduksi desaturase, memperpanjang waktu kontak enzim-substrat, dan meningkatkan ketidakjenuhan CPO dengan cara model sistem bioreaktor dibentuk selang spiral tegak dengan variasi tinggi.
Pertama, fungi dikulturkan dalam media cair mengandung CPO dengan suplemen garam tertentu menggunakan Erlenmeyer. Setelah inkubasi, kultur tersebut dipisahkan antara biomassa dengan supernatan (cairan fermentasi). Cairan fermentasi dimasukkan ke dalam bioreaktor sistem kontinu berupa model selang spiral tegak dengan variasi tinggi (50 cm, 100 cm, 150 cm, 200 cm dan 250 cm). CPO dipompakan dari bagian bawah kolom menggunakan pompa peristaltik. Kemudian CPO dikarakterisasi melalui penentuan bilangan iod, bilangan penyabunan, bilangan asam dan komposisi asam lemak baik CPO sebelum dan sesudah biokonversi.
Hasil penelitian menunjukkan bahwa cairan fermentasi Rhizopus oryzae mampu meningkatkan ketidakjenuhan CPO dan kandungan asam lemak takjenuh majemuk. Pada kondisi yang diteliti ini, peningkatan ketidakjenuhan ini terjadi maksimum pada ketinggian 200 cm yaitu nilai perubahan bilangan iodnya sebesar 17,091 g I2/100g CPO dengan waktu kontaknya selama 35 menit, ini artinya
bahwa semakin lama waktu kontak, maka semakin tinggi ketidakjenuhan CPO. Bilangan iod juga dapat menurun yang disebabkan adanya oksidasi pada ikatan rangkap C=C, ini terlihat dari hasil bilangan iod pada ketinggian 250 cm yaitu nilai perubahan bilangan iodnya sebesar 15,886 g I2/100g CPO dengan waktu
kontaknya selama 47 menit. Pada kondisi optimum, angka penyabunan diperoleh sebesar 183,489 g KOH/g CPO dan angka asam diperoleh sebesar 9,36 g KOH/g CPO dengan kadar asam lemak bebasnya (% FFA) sebesar 0,936 %. Komposisi asam lemak dari CPO hasil biokonversi pada kondisi optimum yang mengalami peningkatan adalah asam oleat, dan asam linoleat.
SUMMARY
WELLY ANGGRAINI. Optimation of Unsaturation Level Increase of Crude Palm Oil with Desaturase by Using Continuous Systems. Supervised by I MADE ARTIKA and TRI PANJI.
Desaturase is the catalyst for the formation of the double bond carbon chains either monounsaturated fatty acids (MUFA) or polyunsaturated fatty acid (PUFA). Desaturase producing fungi can be used to increase the unsaturation of crude palm oil (CPO). In the present study the fungi used was Rhizopus oryzae, because it is edible. The purpose of this study was to test the ability of Rhizopus oryzae in producing desaturase, extending enzyme-substrarate contact time, and increasing unsaturation of crude palm oil using bioreactor system model of spiral hose with height variation.
First, the fungi were cultured in liquid media with supplements containing certain salts and CPO using Erlenmeyer. After incubation, the culture supernatant was separated from the biomass (liquid fermentation). Liquid fermentation was transferred into a bioreactor system model of continuous spiral hose with height variations (50 cm, 100 cm, 150 cm, 200 cm and 250 cm). Palm oil was pumped from the bottom of the column using a peristaltic pump. CPO was then characterized by determining the iodine number, saponification number, acid number and fatty acid composition both before and after the bioconversion.
The results showed that Rhizopus oryzae fermentation liquid was able to increase the unsaturation CPO and multiple unsaturated fatty acid content. On studied conditions, the maximum unsaturation increase occurred at a height of 200 cm with iodine value change of 17.091 g I2/100g CPO with the contact time for
35 minutes. This indicated that the longer the contact time, the higher the unsaturation of CPO. Iodine number could also decrease due to the oxidation of the C = C double bond, that was indicated from the results of iodine number at a height of 250 cm with iodine value change of 15.886 g I2/100g CPO for contact
time of 47 minutes. At the optimum conditions, the saponification number was 183.489 g KOH/g CPO and acid number was 9.36 g KOH/g CPO with levels of free fatty acids (% FFA) of 0.936%. Fatty acid composition of palm oil after optimum bioconversion conditions showed increase in oleic acid, and linoleic acid. Keywords: polyunsaturated fatty acid, liquid fermentation, desaturase enzymes,
© Hak Cipta Milik IPB, Tahun 2011
Hak Cipta Dilindungi Undang-Undang
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan atau menyebutkan sumbernya. Pengutipan hanya untuk kepentingan pendidikan, penelitian, penulisan karya ilmiah, penyusunan laporan, penulisan kritik, atau tinjauan suatu masalah; dan pengutipan tersebut tidak merugikan kepentingan IPB
Tesis
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Magister Sains
pada
Program Studi Biokimia
OPTIMASI PENINGKATAN KETIDAKJENUHAN CPO
DENGAN ENZIM DESATURASE MENGGUNAKAN SISTEM
KONTINU
SEKOLAH PASCASARJANA INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR 2013
Judul Tesis : Optimasi Peningkatan Ketidakjenuhan CPO dengan Enzim Desaturase Menggunakan Sistem Kontinu
Nama : Welly Anggraini NIM : G851110101
Disetujui oleh Komisi Pembimbing
Dr Ir I Made Artika, MApp Sc Ketua
Dr Tri Panji, MS APU Anggota
Diketahui oleh
Ketua Program Studi Biokimia
Prof Dr drh Maria Bintang, MS
Dekan Sekolah Pascasarjana
Dr Ir Dahrul Syah, MScAgr
PRAKATA
Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah subhanahu wa ta’ala atas segala karunia-Nya sehingga penulisan tesis yang berjudul “Optimasi Peningkatan Ketidakjenuhan CPO dengan Enzim Desaturase menggunakan Sistem Kontinu” berhasil diselesaikan.
Terima kasih penulis ucapkan kepada Bapak Dr. Ir. I Made Artika, M. App. Sc dan Bapak Dr. Tri Panji, MS,APU selaku pembimbing, yang telah memberikan arahan, bimbingan, motivasi, dan doa selama penelitian dan penyusunan tesis. Terima kasih juga kepada Ibu Prof. Dr. Drh. Maria Bintang, MS selaku penguji luar komisi, staf dan laboran Balai Penelitian Bioteknologi Perkebunan Indonesia yang telah membantu selama pengumpulan data.
Ucapan terima kasih juga disampaikan kepada ayah dan emak tercinta, serta seluruh keluarga atas segala doa dan kasih sayangnya. Semoga Allah SWT member keberkahan dan karya ilmiah ini bermanfaat.
DAFTAR ISI
Waktu dan Tempat Penelitian 4 Bahan 4Optimasi Produksi Ketidakjenuhan CPO pada Sistem Kontinu 13
DAFTAR TABEL
1 Sifat fisika dan kimia dari kelapa sawit 11
2 Hasil perubahan bilangan iod dan waktu kontak berdasarkan
ketinggian titik sampling 14
3 Hubungan antara laju konversi dengan persen konversi 16 4 Hasil bilangan iod, bilangan penyabunan, dan bilangan asam pada
kondisi optimum. 18
5 Standar mutu minyak/lemak (Ketaren 1986) 18
6 Hasil analisis komposisi asam lemak 21
DAFTAR GAMBAR
1 Alat rancangan sistem kontinu tingkat ketidakjenuhan CPO 6 2 Bentuk dan komponen-komponen sel Rhizopus oryzae 9 3 Kultur Rhizopus oryzae di dalam media PDA (potato dextrose agar). 10 4 Kultur Rhizopus oryzae di dalam media PDB (potato dextrose broth). 10 5 Kultur Rhizopus oryzae di dalam media Serrano-Carreon 11
6 Crude Palm Oil (CPO) 11
7 Contoh asam lemak tak jenuh pada (a) asam lemak tak jenuh tunggal
(MUFA) dan (b) Asam lemak tak jenuh majemuk (PUFA) 12 8 Reaksi pembentukan ikatan rangkap yang dikatalis oleh enzim
desaturase (Mayes dan Kathleen, 1999). 13
9 Hubungan perubahan bilangan iod dengan waktu kontak pada sistem
kontinu berdasarkan variasi ketinggian 15
10 Alat rancangan sistem kontinu pada peneltian Tri-Panji (et al., 2000) 15
11 Siklus oksidasi asam lemak (Mayes 2003) 17
12 Aktivitas desaturase pada proses desaturasi melalui bioreaktor
kontinu. 18
13 Reaksi bilangan penyabunan 19
14 Reaksi bilangan asam 20
15 Struktur kimia dari cis-asam lemak tak jenuh (asam oleat), trans-asam
lemak tak jenuh (asam elaidat) dibandingkan dengan asam lemak jenuh
(asam stearat) 22
DAFTAR LAMPIRAN
16 Diagram alir 28
17 Hasil perhitungan bilangan iod, penyabunan dan asam (contoh pada
kondisi optimum) 29
18 Hasil perhitungan laju konversi dan persen konversi 30
1
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Indonesia merupakan negara yang memiliki kekayaan keanekaragaman hayati yang tinggi termasuk juga kekayaan keanekaragaman jenis tanaman perkebunan terutama tanaman perkebunan kelapa sawit. Menurut Khudori (2008), perkembangan luas areal tanaman perkebunan kelapa sawit hampir dua kali lipat yang pada mulanya 4.158.077 ha menjadi 7.125.331 ha dan diiringi juga dengan peningkatan jumlah produksi. Menurut Uji (2004), kekayaan keanekaragaman jenis tanaman perkebunan kelapa sawit yang besar ini perlu di dayagunakan untuk memenuhi kebutuhan pangan khususnya pembuatan minyak dan merupakan modal dasar untuk melakukan usaha pemuliaan tanaman perkebunan kelapa sawit.
Untuk meningkatkan nilai guna kelapa sawit dan menambah nilai jualnya, hasil panen kelapa sawit diolah terlebih dahulu dibandingkan dengan menjual kelapa sawit tersebut tanpa diolah (Setyono dan Soetarto 2008). Minyak sawit kasar atau Crude Palm Oil (CPO) merupakan salah satu produk unggulan Indonesia yang di ekspor ke mancanegara. Menurut Nuraida et al. (2008) CPO memiliki kelemahan, yaitu berbentuk padat pada suhu ruang (25–27 °C), hal ini disebabkan oleh tingginya kandungan asam lemak jenuh berupa asam palmitat (45–52 %) dan asam stearat (4–5 %). Tingginya kandungan asam lemak jenuh menyebabkan rendahnya fraksi yang dapat diubah menjadi minyak goreng (Muderhwa et al. 1985) dan juga menyebabkan rendahnya mutu minyak goreng dikaji dari rendahnya bilangan iod, dan tingginya titik keruh (cloud point) (Agaba et al. 2004).
Dalam proses metabolisme tubuh, asam lemak dapat membahayakan kesehatan (asam lemak jenuh), namun ada pula yang sangat dibutuhkan bagi kesehatan (asam lemak tak jenuh) (Tim Surkesnas 2004). Asam lemak yang berbahaya adalah asam lemak jenuh, yaitu asam lemak yang tidak memiliki ikatan rangkap pada rantai karbon penyusunnya. Asam lemak yang tidak berbahaya bagi kesehatan adalah asam lemak tidak jenuh, yaitu asam lemak yang memiliki ikatan rangkap pada rantai karbon penyusunnya. Contoh asam lemak tak jenuh yang penting untuk kesehatan tubuh adalah asam linoleat dan linolenat (Sipayung 2003). Kedua jenis asam lemak ini merupakan asam lemak essensial, yaitu asam lemak yang tidak dapat diproduksi sendiri oleh tubuh (Harper et al. 1979).
2
dan berperan dalam pembentukan asam-asam lemak tak jenuh tunggal (MUFA) maupun majemuk (PUFA) (Cahoon et al. 1998) serta enzim ini memiliki sifat yang tidak stabil (Gunstone et al. 1986).
Enzim desaturase ini dapat dimanfaatkan melalui pengembangan proses biokonversi sehingga membuka peluang peningkatan mutu dan diversifikasi produk CPO menjadi bernilai tambah ekonomis tinggi (Burja et al. 2006). Pemanfaatan enzim sebagai katalis dalam reaksi kimia memiliki beberapa keuntungan yaitu : kondisi operasional yang ringan dengan reaksi pada suhu dan tekanan yang cukup rendah, biaya pengolahan limbah yang relatif lebih murah, dan produk yang dihasilkan lebih aman (Setiadji 2004). Untuk menghasilkan desaturase dengan murah, diperlukan metode untuk memfermentasikan mikroba tertentu yang mampu menghasilkan desaturase (Turner et al. 2004). Dalam penelitian ini mikroba yang digunakan adalah Rhizopus oryzae, karena Rhizopus oryzae ini merupakan fungi yang bersifat edible. Fungi ini diuji kemampuannya dalam produksi desaturase. Penelitian sebelumnya Tri-Panji (2000) melakukan dengan menggunakan sistem kontinu dan fungi Absidia corymbifera. Sistem ini menghasilkan waktu kontaknya lebih cepat. Sistem ini memiliki kekurangan yaitu bioreaktor yang digunakan kolom gelas berbentuk lurus dengan ketinggian 50 cm, sehingga waktu kontak yang diperoleh lebih cepat. Tri-Panji et al. (2005) telah menggunakan desaturase dalam sistem bacth (sistem curah) yaitu, desaturase dalam filtrat kultur fermentasi Absidia corymbifera terbukti mampu meningkatkan bilangan iod CPO dengan waktu kontak substrat-enzim selama 18 jam. Sistem ini memiliki kekurangan yaitu kerja enzimnya terhalang oleh desaturase yang teramobil pada zeolit. Peningkatan bilangan iod berasal dari asam-asam lemak jenuh terdesaturasi menjadi asam lemak tak jenuh atau asam lemak tak jenuh tunggal menjadi asam lemak tak jenuh majemuk.
Pada sistem biokonversi kontinu, komponen umpan dialirkan dan diproses hingga diperoleh produk secara terus-menerus. Sistem tersebut memiliki keuntungan dibanding dengan sistem batch (curah) dalam hal otomatisasi proses dapat dilakukan, penghematan ruangan produksi dan kecepatan proses. Untuk itu penelitian ini menggunakan sistem kontinu, yaitu model selang yang berbentuk spiral tegak dengan variasi ketinggian (50 cm, 100 cm, 150 cm, 200 cm dan 250 cm).
Tujuan Penelitian
3 Manfaat Penelitian
Biokonversi CPO ini memiliki arti penting untuk menghasilkan asam lemak yang bermanfaat dalam dunia kesehatan (baik dalam medis maupun farmasi), memiliki nilai ekonomi serta menambah nilai fungsi dari kemampuan fungi isolat 1okal dalam memproduksi desaturase.
Hipotesis Penelitian
4
2
METODE PENELITIAN
Waktu dan Tempat Penelitian
Penelitian dilaksanakan dari bulan Oktober 2012 sampai dengan bulan Maret 2013 di Laboratorium Bioproses Balai Penelitian Bioteknologi Perkebunan Indonesia (BPBPI), Jalan Taman Kencana No 1 Bogor.
Bahan
Bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah R. oryzae yang diperoleh dari koleksi kultur Balai Unit Penelitian Bioteknologi Perkebunan (Bogor), (NH4)2SO4, KH2PO4, Na2HPO4.2H2O, MgSO4.7H2O, CaCl2,
ZnSO4.7H2O, potato dextrosa agar (PDA), potato dextrosa broth (PDB),
HCl, NaCl, crude palm oil (CPO), spirtus, KOH-alkohol, pati, fenolfthaline, etanol 95 % netral, Na2S2O3, NaOH, larutan Hanus, KI 15 %, kloroform,
akuades steril, kertas saring, plastik wrap, dan aluminium foil.
Alat
Peralatan yang digunakan dalam penelitian ini diantaranya shaker (IKA Labortechnik HS 250 Basic), blender (Trisonic Mix-T2GN), autoklaf (ALP KT-305), jarum ose, spatula, corong Buchner, neraca analitik (Sartorius BSA 224S-CW), pompa peristaltik (peristaltic pump 131900), kertas pH, botol vial, laminar air flow ESCO, GCMS (Gas Cromatography Mass Spectroscopy), dan alat-alat gelas.
Prosedur Penelitian
Pertumbuhan R. oryzae
5 Persiapan Inokulum R. oryzae
Spora kultur 3 hari dipisahkan dan ditaruh dalam labu Erlenmayer 500 mL berisi 200 mL medium potato dextrose broth (PDB) yang sudah steril. ditambahkan ke dalam medium sintetik Serrano-Careon et al. (1993) dengan komposisi (g/L) (NH4)2SO4 0,94; KH2PO4 7; Na2HPO4.2H2O 2,507;
MgSO4.7H2O 1,5; CaCl2 0,0041; ZnSO4.7H2O 0,0001 dengan CPO 3 %
(b/v) sebagai sumber karbon dan keasamannya diatur pada pH 5,0 dengan ditambahkan larutan HCl. Kultur diinkubasi selama 120 jam pada suhu ruang (25–35 ˚C).
Analisis Aktivitas Desaturase
Enzim desaturase didapat dari supernatan yang telah dipisahkan dari biomassanya. Aktivitas desaturase (U/mL) didefinisikan sebagai besarnya peningkatan ketidakjenuhan CPO yang diakibatkan reaksi enzimatis oleh 1 mL enzim selama satu menit (g I2/ 100 g CPO per mL enzim per menit).
Aktivitas desaturase ditentukan dengan melakukan uji iod pada sampel dan blanko. Blanko dibuat untuk CPO awal tanpa perlakuan apa-apa. Semua sampel diuji bilangan iodnya (AOAC 1995). Dari uji iod ini diketahui besarnya perubahan bilangan iod sampel terhadap blanko.
Aktivitas desaturase didefinisikan sebagai perubahan bilangan iod produk biokonversi enzimatis relatif terhadap blanko per satuan jumlah enzim per menit. Sebanyak 1 mL fraksi enzim atau ekstrak protein ditambahkan pada 2 g CPO dalam tabung reaksi. Campuran enzim dan CPO tersebut diinkubasikan pada suhu 25 ˚C selama 30 menit. Selanjutnya dilakukan uji bilangan iod. Aktivitas desaturase dihitung dengan menggunakan persamaan berikut :
6
labu Erlenmeyer 500 mL. Lalu ditambahkan 10 mL kloroform dan 25 mL larutan Hanus dengan hati-hati menggunakan pipet yang terkalibrasi. Selanjutnya labu tersebut disimpan di tempat gelap selama 30 menit sambil beberapa kali dikocok untuk mengikat brom. Setelah itu 10 mL KI 15 % ditambahkan sambil terus dikocok. Selanjutnya sebanyak 100 mL aquades (bebas CO2) ditambahkan ke dalamnya. Labu Erlenmeyer ditutup kembali
dan dikocok dengan hati-hati. Titrasi dilakukan dengan menggunakan larutan Na2S2O3 0,1 N sampai berwarna kuning pucat. Selanjutnya ke dalam
larutan ditambahkan 3 tetes indikator pati 1 %. Titrasi dilanjutkan hingga warna biru berubah menjadi putih jernih. Cara yang sama juga dilakukan untuk blanko. Perhitungan bilangan iod adalah sebagai berikut :
Dimana, A = mL larutan Na2S2O3 untuk blanko
B = mL larutan Na2S2O3 untuk sampel
N = normalitas Na2S2O3
Optimasi CPO dengan Desaturase pada Sistem Kontinu
Pada sistem kontinu, ekstrak kasar desaturase dimasukkan ke dalam kolom reaktor model selang yang dibentuk spiral tegak dengan variasi tinggi yaitu 50 cm, 100 cm, 150 cm, 200 cm dan 250 cm (Gambar 1). Secara sinambung fraksi CPO dalam tangki timbun dialirkan masuk dari bagian bawah kolom ke bagian atas melewati rongga selang dengan bantuan pompa peristaltik pada laju alir konstan sedemikian rupa sehingga menghasilkan variasi waktu kontak enzim-substrat yaitu waktu optimum berdasarkan variasi tingginya. Sampel CPO yang telah mengalami biokonversi ditentukan peningkatan bilangan iod. Waktu kontak enzim-substrat dihitung dari CPO sebelum biokonversi berkontak dengan cairan fermentasi yang ada didalam selang berbentuk spiral sampai CPO keluar dari lubang kran di setiap ketinggian. CPO yang keluar dari kran ini disebut CPO setelah biokonversi, karena CPO sudah berkontak dengan cairan fermentasi.
7
Analisis GCMS (Gas Chromatography and Mass Spectrometry)
Analisis GCMS menggunakan metode Reed et al. (2003) yaitu sampel CPO dalam bentuk metil ester asam lemak (0,5 μL) diinjeksikan pada alat GCMS dengan dimensi kolom kapiler FFAP (30 m x 0,25 mm i.d) yang dijalankan dengan pengaturan kondisi suhu injektor 225 oC dan suhu kolom isoterm 160 oC. Detektor Flame Ionization Detector (FID) dioperasikan pada suhu 240 oC. Gas pembawa yang digunakan adalah gas nitrogen (N2) dengan kecepatan alir melewati kolom 1 mL/menit. Analisis
ini diharapkan untuk melihat hasil biokonversi CPO dengan desaturase R. oryzae CPO, yaitu CPO dengan cairan fermentasi.
Analisis Bilangan Penyabunan
Analisis bilangan penyabunan menggunakan metode SNI (1998) yaitu sampel minyak ditimbang sebanyak 2 g dengan ketelitian 0,0001 g dan dimasukkan ke dalam labu Erlenmeyer 500 mL. Lalu ditambahkan 50 mL KOH alkohol 0,5 N dengan menggunakan pipet dan beberapa butir batu didih. Hubungkan Erlenmeyer dengan pendingin tegak dan dididihkan di atas penangas air atau pemanas listrik selama 1 jam. Selanjutnya ditambahkan 3 tetes fenolftalein ke dalam larutan tersebut dan titer dengan HCl 0,5 N sampai warna indikator berubah menjadi warna merah muda pucat. Lakukan penetapan blanko. Perhitungan bilangan penyabunan adalah sebagai berikut :
8
dimana, V = volume larutan NaOH yang diperlukan untuk peniteran (mL) T = normalitas larutan standar NaOHyang digunakan
9
3
HASIL DAN PEMBAHASAN
Enzim Desaturase
Dalam penelitian ini, enzim desaturase dihasilkan dari mikroba. Beberapa jenis organisme yang penghasil desaturase banyak sekali ditemukan, seperti mamalia (Strittmatter 1974), tanaman (Gray 1986; Cahoon et al. 1998) dan kapang (Suzuki 1991). Mikroba yang digunakan dalam penelitian ini adalah Rhizopus oryzae, karena Rhizopus oryzae ini merupakan fungi yang bersifat edible. Berdasarkan struktur dan reproduksinya Rhizopus termasuk fungi pada devisi Zygomycota. Rhizopus bereproduksi secara aseksual dan seksual. Menurut Pratiwi dan Santono (2006) reproduksi Rhizopus secara aseksualnya adalah dengan spora nonmotil yang dihasilkan oleh sporangium, sedangkan reproduksi seksualnya dengan konjugasi.
Menurut Gandjar et al.(1999) R. Oryzae memiliki ciri-ciri yaitu habitat di darat, di tanah yang lembab atau sisa organisme mati, saat masih muda hifanya bercabang banyak tidak bersekat dan bersekat setelah menjadi tua, berkembangbiak dengan cara vegetatif (yaitu membuat sporangium yang menghasilkan spora) dan generatif (yaitu dengan konjugasi dua hifa negatif dan hifa positif), miseliumnya mempunyai tiga tipe hifa yaitu : stolon (hifa yang membentuk jaringan di permukaan substrat seperti roti), rhizoid (hifa yang menembus substrat dan berfungsi untuk menyerap makanan), sporangiofor (tangkai sporangium). Bentuk dan komponen-komponen sel Rhizopus oryzae dapat dilihat pada Gambar 2.
10
Dari hasil stok kultur Rhizopus yang ada di Laboratorium Bioproses, Rhizopus didapatkan dari hasil fermentasi tempe. Kultur Rhizopus ini ditumbuhkan kedalam media potato dextrosa agar (PDA) yang terdiri atas karbohidrat (pati) dari kentang, glukosa dari dekstrosa atau fruktosa serta kandungan air dalam agar (Gambar 3).
Setelah Rhizopus tumbuh di media PDA, lalu dipindahkan ke dalam media potato dextrose broth (PDB). Caranya sama seperti media PDA, tetapi bedanya dalam kandungan medianya yaitu media PDA mengandung agar, sedangkan media PDB tidak mengandung agar (Gambar 4).
Rhizopus yang telah tumbuh dalam media PDB ini, dihaluskan dengan blender yang sudah disterilkan. Tujuan dihaluskan untuk melisis sel sebagian dan mengeluarkan protein. Selanjutnya Rhizopus ini diinokulasi ke dalam media fermentasi, yaitu media sintetik Serrano-Carreon dengan CPO 3% sebagai sumber karbon, seperti terlihat pada Gambar 5.
Gambar 3 Kultur Rhizopus oryzae di dalam media PDA (potato dextrose agar).
11
CPO (crude palm oil) diperoleh di dalam tubuh buah (mesocarp) tanaman kelapa sawit (Elaeis guanensis JACQ) yang termasuk dalam famili Palmae. CPO (crude palm oil) memiliki ciri-ciri yaitu berwarna kuning kemerahan, mengandung kurang lebih 5 % FFA (Free Fatty Acid), banyak mengandung pro-vitamin E (± 800-900 ppm) dan titik leburnya sekitar 33-40 oC (Gambar 6) (Satyawibawa dan Widyastuti 1992).
CPO merupakan lemak semi padat yang memiliki komposisi tetap (Ketaren 1986). Menurut Ketaren (1986), sifat fisika dan kimia dari kelapa sawit dapat dilihat pada Tabel 1.
Tabel 1 Sifat fisika dan kimia dari kelapa sawit
Sifat Minyak sawit Minyak inti sawit
Bobot jenis pada suhu kamar
0,900 0,900-0,913
Indeks bias D 40˚C 1,4565-1,4585 1,415-1,495
Bilangan iod 48-56 14-20
Bilangan penyabunan 196-205 244-254
Gambar 5 Kultur Rhizopus oryzae di dalam media Serrano-Carreon
12
Hasil kultur Rhizopus yang mengandung media Serrano-Carreon dengan CPO ini dipisahkan dengan menggunakan kertas saring, yaitu antara cairan fermentasi dengan biomassa basah. Cairan fermentasi ini digunakan untuk tahap optimasi ketidakjenuhan CPO. Cairan fermentasi merupakan supernatan yang mengandung enzim desaturase. Produksi ketidakjenuhan dapat dilakukan dua cara yaitu kloning gen dan bioproses menggunakan enzim. Produksi ketidakjenuhan dengan kloning gen memiliki kekurangan yaitu membutuhkan waktu yang lama untuk menghasilkan produk yang lebih sedikit dan hasil produk dari kloning gen ini masih belum diterima oleh masyarakat (Jaworski dan Cahoon 2003). Produksi ketidakjenuhan dengan bioproses menggunakan enzim memiliki keuntungan yaitu waktu yang lebih cepat untuk menghasilkan produk yang lebih banyak dan aman (Damude et al. 2006). Dalam penelitian ini untuk menghasilkan produksi ketidakjenuhan dengan cara bioproses menggunakan enzim. Enzim desaturase adalah enzim yang berfungsi sebagai katalisator pembentukan ikatan rangkap rantai karbon asam lemak baik dalam asam lemak tak jenuh tunggal maupun majemuk (Gambar 7) (Cahoon et al. 1998).
Asam lemak tak jenuh tunggal (MUFA) selalu mengandung ikatan rangkap antara 2 atom karbon (C) dengan kehilangan paling sedikit 2 atom hidrogen. MUFA juga dikenal sebagai asam lemak omega-9 (Fernandez dan Kristy 2005). Sumber MUFA adalah minyak zaitun, kacang tanah, kedelai, daging unggas, kacang kenari, alpukat, dan butter kacang tanah (Sudarmanto 2003). Asam lemak tak jenuh majemuk (PUFA) adalah lemak yang mengandung lebih dari 1 ikatan rangkap dan kehilangan paling sedikit 4 atom Hidrogen (Jermsuntiea et al. 2011). PUFA diklasifikasi menjadi dua bagian yaitu asam lemak omega-3 dan asam lemak omega-6. Contoh asam lemak omega-3 yaitu ikan dan kacang kedelai (Kinney et al. 2004), sedangkan contoh asam lemak omega-6 yaitu minyak nabati, kacang kedelai, jagung padi-padian, kacang-kacangan, dan benih gandum (Ward OP 2005).
Aktivitas desaturase (U/mL) didefinisikan sebagai besarnya peningkatan ketidakjenuhan CPO yang diakibatkan reaksi enzimatis oleh 1 mL enzim selama satu menit (g I2/ 100 g CPO per mL enzim per menit).
Proses aktivitas desaturase dapat dilakukan dengan menggunakan analisis
(a) (b)
13 iod pada sampel dan blanko. Hasil penelitian menunjukkan bahwa aktivitas desaturase asal cairan fermentasi terdeteksi sebesar 0,062 U/mL. Hal ini disebabkan pada fase stasioner, sel sebagian mengalami lisis dan mengeluarkan berbagai protein intraselulernya.
Optimasi Produksi Ketidakjenuhan CPO pada Sistem Kontinu
Proses peningkatan ketidakjenuhan yang dilakukan secara kontinu dalam penelitian ini, dimaksudkan untuk melihat seberapa lama waktu kontak enzim-CPO menghasilkan bilangan iod yang tinggi. Bilangan iod (angka iod) mencerminkan ketidakjenuhan asam lemak penyusun minyak dan lemak. Asam lemak tidak jenuh mampu mengikat iod dan membentuk senyawaan yang jenuh. Banyaknya iod yang diikat menunjukkan banyaknya ikatan rangkap. Angka iod dinyatakan sebagai banyaknya gram iod yang diikat oleh 100 gram minyak atau lemak.
Suatu reaksi ketidakjenuhan tidak akan terbentuk ikatan rangkap jika dilakukan tanpa menggunakan katalis, penambahan katalis ini berguna untuk mempercepat reaksi. Katalis yang digunakan dalam penelitian ini adalah enzim desaturase. Enzim ini memiliki keistimewaan yaitu mampu membentuk ikatan rangkap rantai karbon asam lemak baik dalam asam lemak tak jenuh tunggal (MUFA) maupun majemuk (PUFA). Secara umum reaksi pembentukan ikatan rangkap yang dikatalis oleh enzim desaturase dapat dilihat pada Gambar 8.
Dalam penelitian ini, model rancangan proses peningkatan ketidakjenuhan yang dilakukan secara kontinu untuk melihat waktu kontak enzim-CPO diamati dapat berjalan dengan baik, walau sistem ini memiliki kekurangan. Kekurangan dari sistem kontinu ini yaitu pada saat CPO dialirkan ke selang melalui pompa peristaltik, sebagian butiran CPO masih menempel di dinding selang, walau sudah diberi dorongan gelembung udara yang dihasilkan dari selang kosong. Menurut Rusmana (2008), sistem biokonversi kontinu adalah pengaliran substrat dan pengambilan produk dilakukan secara terus menerus (sinambung) setiap saat setelah diperoleh
14
konsentrasi produk maksimal atau substrat pembatasnya mencapai konsentrasi yang hampir tetap. Sistem biokonversi ini memiliki keuntungan antara lain otomisasi proses dapat dilakukan, penghematan ruang produksi dan kecepatan proses. Hasil proses optimasi ketidakjenuhan CPO berdasarkan ketinggian dapat dilihat pada Tabel 2.
Berdasarkan tabel tersebut, bahwa pada ketinggian titik sampling 200 cm memiliki nilai perubahan bilangan iod yang cukup tinggi dibandingkan dengan ketinggian titik sampling 250 cm. Hal ini disebabkan oleh banyaknya iod yang diikat oleh CPO menunjukkan banyaknya ikatan rangkap yang terbentuk, serta semakin lama waktu kontak menyebabkan terjadinya oksidasi pada ikatan rangkap CPO. Hal ini terlihat dari data bilangan iod pada ketinggian titik sampling 250 cm yang lebih rendah dibandingkan pada ketinggian titik sampling 200 cm.
Hubungan peningkatan perubahan bilangan iod dengan waktu kontak dapat dilihat pada Gambar 9. Semakin lama waktu kontak menyebabkan terjadinya oksidasi pada ikatan rangkap CPO. Waktu kontak yang menghasilkan perubahan bilangan iod yang tertinggi (35 menit) dipilih untuk proses optimasi biokonversi pada tahap selanjutnya. Waktu kontak ini hanya berlaku untuk kondisi penelitian ini saja, tidak berlaku untuk kondisi penelitian lainnya.
Tabel 2 Hasil perubahan bilangan iod dan waktu kontak berdasarkan ketinggian titik sampling
15
Pada penelitian sebelumnya (Tri-Panji 2000) melakukan hal yang sama, yaitu sistem kontinu (Gambar 10) dengan menggunakan fungi Absidia corymbifera, menghasilkan waktu kontaknya lebih cepat dengan peningkatan bilangan iod dari 11,2 g I2/100g sampai 12,2 g I2/100g.
Kelemahan dari sistem ini yaitu bioreaktor yang digunakan berupa kolom gelas berbentuk lurus dengan ketinggian 50 cm, sehingga waktu kontak enzim-substrat yang dihasilkan lebih cepat.
Tri-Panji et al. (2005) juga melakukan penelitian dengan sistem curah, dan menggunakan fungi Absidia corymbifera. Pada sistem curah ini, waktu kontak enzim amobil-substrat dipengaruhi oleh nisbah enzim-substrat (yaitu 1:1, 1:2, 1:3), menghasilkan waktu kontak yang optimum selama 18 jam pemakaian pada nisbah enzim-subtrat 1:2 dengan peningkatan bilangan iod 9-11 g I2/100g CPO. Sistem ini juga memiliki kekurangan yaitu kerja enzim
desaturase terhalang oleh adanya desaturase teramobilisasi pada zeolit, sehingga kerja enzim tidak berjalan sempurna.
Dari hasil perubahan bilangan iod ini dapat diperoleh laju konversi serta persen konversi. Laju konversi merupakan perhitungan mengenai Gambar 10 Alat rancangan sistem kontinu pada penelitian Tri-Panji (2000)
Gambar 9 Hubungan perubahan bilangan iod dengan waktu kontak pada sistem kontinu berdasarkan variasi ketinggian.
14 menit 21 menit 27 menit 35 menit 47 menit
16
kecepatan peningkatan bilangan iod yang dihasilkan per satuan waktu kontak. Persen peningkatan bilangan iod berfungsi untuk mengetahui pengaruh kecepatan pengaliran substrat dalam bioreaktor selang berbentuk spiral terhadap perubahan bilangan iod. Hasil laju konversi dan persen konversi dapat dilihat pada Tabel 3.
Berdasarkan tabel tersebut, pada ketinggian titik sampling 200 cm memiliki persen konversi yang tertinggi yaitu sebesar 44,3 % dengan laju konversinya sebesar 0,488 g I2/100 g CPO per menit dibandingkan pada
ketinggian titik sampling lainnya. Laju alir yang lebih cepat atau waktu kontak yang lebih lama ternyata tidak menghasilkan peningkatan bilangan iod yang lebih tinggi untuk ketinggian titik sampling 250 cm. Hal ini kemungkinan disebabkan waktu kontak yang melebihi optimum tidak menghasilkan tambahan pembentukan ikatan C=C, tetapi justru ikatan C=C yang telah terbentuk sebagian rusak oleh oksidasi.
Oksidasi asam lemak adalah pelepasan energi dari asam lemak dicapai terutama dengan memecah asam lemak menjadi karbon unit dua asetil-KoA yang memasuki siklus TCA (Tricarboxylic acid cycle) (Gambar 11) (Mayes 2003). Menurut Edwar et al. (2011), asam lemak tidak jenuh yang terdapat di dalam lemak atau minyak, terutama dari sumber nabati, dapat mengalami perubahan atau kerusakan, baik secara fisik atau kimia. Penyebab perubahan atau kerusakan ini antara lain adalah karena proses oksidasi. Minyak yang mengandung asam lemak yang banyak ikatan rangkapnya dapat teroksidasi secara spontan oleh udara pada suhu ruang. Oksidasi spontan ini secara langsung akan menurunkan tingkat ketidakjenuhan minyak, menyebabkan minyak menjadi tengik dan terasa tidak enak.
Oksidasi minyak akan menghasilkan senyawa aldehida, keton, hidrokarbon, alkohol, lakton serta senyawa aromatis yang mempunyai bau tengik dan rasa yang tidak enak. Kerusakan akibat oksidasi bahan pangan berlemak terdiri dari dua tahap yaitu tahap pertama: disebabkan oleh reaksi lemak dengan oksigen yang disusul dengan tahap kedua yang merupakan proses oksidasi dan non oksidasi. Proses oksidasi ini umumnya dapat terjadi
17 pada setiap jenis lemak, misalnya minyak goreng dan bahan pangan berlemak. Lemak atau minyak umumnya terdiri dari persenyawaan gliserida kompleks yang komponen utamanya dari gliserol yang berikatan dengan asam lemak jenuh dan asam lemak tidak jenuh. Pada kondisi biasa asam lemak jenuh bersifat stabil di udara (Ketaren 1986 ).
Umumnya kerusakan oksidasi terjadi pada asam lemak tidak jenuh, tetapi bila minyak dipanaskan pada suhu 100 ˚C atau lebih, asam lemak jenuh pun dapat teroksidasi. Reaksi oksidasi pada penggorengan suhu 200 ˚C menimbulkan kerusakan lebih mudah pada minyak dengan derajat ketidakjenuhan tinggi, sedangkan reaksi hidrolisis mudah terjadi pada minyak dengan asam lemak jenuh rantai panjang (LCFA). Suhu pemanasan yang baik adalah sekitar 95-120 ˚C. Ditinjau dari segi ekonomi, suhu pemanasan yang tinggi antara 163-199 ˚C dapat menekan biaya produksi, karena waktu penggorengan yang relatif singkat. Untuk makanan pre-cooked sebaiknya digoreng pada suhu 185 ˚C selama 3-5 menit (Sartika 2009).
Dari hasil perubahan iod juga didapatkan nilai aktivitas desaturase pada proses desaturasi melalui bioreaktor kontinu, dapat dilihat pada Gambar 12. Berdasarkan Gambar 12, aktivitas enzim yang paling tinggi diperoleh pada ketinggian titik sampling 200 cm yaitu 0,569 g I2/100g CPO
dengan perubahan bilangan iodnya 17,091 g I2/100g CPO. Hal ini
disebabkan enzim desaturase sudah mencapai keadaan stabil (stationer), artinya perubahan bilangan iodnya tidak akan bertambah lagi.Bilangan iod juga dapat menurunkan aktivitas desaturase, hal ini terlihat dari data bilangan iod dari ketinggian 250 cm yang lebih berkurang dibandingkan pada ketinggian titik sampling 200 cm. Penurunan aktivitas ini disebabkan oleh oksidasi ikatan rangkap C=C pada CPO-nya.
18
Hasil analisis bilangan penyabunan dan bilangan asam CPO dapat dilihat pada Tabel 4. Hubungan antara ketidakjenuhan dengan hasil perubahan bilangan penyabunan dan bilangan asam yang diperoleh ini menunjukkan bahwa ketidakjenuhan CPO yang didapatkan masih dalam batasan yang diijinkan untuk minyak makan. Hal ini sesuai dengan standar mutu minyak/lemak (Ketaren 1986) dapat dilihat pada Tabel 5.
Tabel 4 Hasil bilangan iod, bilangan penyabunan, dan bilangan asam pada kondisi optimum.
Tabel 5 Standar mutu minyak/lemak (Ketaren 1986)
Kandungan Standar mutu
Gambar 12 Aktivitas desaturase pada proses desaturasi melalui bioreaktor kontinu. Aktvitas ini diukur berdasarkan peningkatan bilangan iod CPO hasil biokonversi.
19 Bilangan penyabunan (angka penyabunan) merupakan indikasi terjadinya hidrolisis lemak netral oleh basa kuat (KOH, NaOH), serta menentukan besar molekul minyak dan lemak secara kasar. Untuk kontrol bilangan penyabunan sebesar 199,071 mg KOH/g CPO, sedangkan pada kondisi optimumnya bilangan penyabunan memiliki sebesar 183,489 g KOH/g CPO. Dari hasil tersebut, bilangan penyabunan mengalami penurunan sebesar 15,582 g KOH/g CPO ini artinya asam lemak dalam CPO ini terbentuk asam lemak tak jenuh dengan memiliki rantai C yang besar. Secara umum reaksi bilangan penyabunan sebagai berikut:
Bilangan asam adalah jumlah miligram KOH/NaOH yang dibutuhkan untuk menetralkan asam-asam lemak bebas dari 1 gram minyak/lemak. Pada kontrol bilangan asamnya sebesar 6,916 g KOH/g CPO, sedangkan untuk kondisi optimumnya sebesar 9,36 g KOH/g CPO. Peningkatan bilangan asam ini disebabkan gliserida-gliserida dari CPO-nya mengalami hidrolisis. Kadar asam lemak bebasnya (% FFA) untuk kontrol sebesar 0,691 %, sedangkan untuk kondisi optimumnya sebesar 0,936 %. Dari hasil tersebut, bilangan asam mengalami peningkatan sebesar 0,245 % ini artinya bahwa kualitas asam lemak dari CPO semakin tinggi, karena berdasarkan standar mutu minyak % FFA-nya dibawah 2 %. Asam lemak bebas merupakan hasil degradasi dari trigliserida sebagai akibat dari kerusakan minyak. Selain itu, asam lemak bebas juga merupakan asam yang dibebaskan dari proses hidrolisis dari lemak (Fauziah 2011). Menurut Sudarmadji (1997) menyatakan makin tinggi angka asam maka semakin rendah kualitas dari minyak, atau sebaliknya makin rendah angka asam maka semakin tinggi kualitas dari minyak. Secara umum reaksi bilangan asam sebagai berikut :
20
Analisis komposisi asam lemak dilakukan dengan menggunakan GCMS (Gas Chromatography-Mass Spectrometry). GCMS merupakan suatu alat untuk penentuan struktur molekul senyawa organik, khususnya untuk senyawa organik yang cukup volatil. Perangkat GCMS dilengkapi sistem vakum hingga 10-6 torr yang sangat membantu dalam proses penguapan cuplikan dibandingkan dengan GC. GCMS tidak memerlukan senyawa standar seperti pada analisis dengan GC, karena spektrum senyawa standar pembanding sudah ada di dalam memory bank (basis data komputer). Dengan demikian analisis dengan GCMS menjadi lebih murah (Tri-Panji 2012).
GC merupakan pemisahan senyawa atsiri dengan mengalirkan arus gas melalui fase diam. Penerapan kromatografi gas pada bidang industri antara lain meliputi: obat-obatan dan farmasi, lingkungan hidup, industri minyak, kimia klinik, pestisida dan residunya serta pangan. Di bidang pangan, kromatografi gas digunakan untuk menetapkan kadar antioksidan dan bahan pengawet makanan serta untuk menganalisis sari buah, keju, aroma makanan, minyak, produk susudan lain-lain (Fardiaz 1989). GC dan MS sangat cocok, karena senyawa yang keluar dari kolom GC berupa gas atau uap, dan yang dibutuhkan oleh MS juga senyawa dalam fasa uap. Hasil ini terlihat bahwa asam stearat dan asam γ-linolenat menurun, sedangkan asam yang lain meningkat (Tabel 6).
21
Hal ini disebabkan oleh adanya reaksi desaturasi asam lemak yang bersifat konsekutif atau reaksi berantai (Buist 2004). Dapat dilihat pada Lampiran 4, reaksi konsekutif atau reaksi berantai adalah reaksi dari reaktan terbentuk produk antara yang aktif kemudian lebih lanjut berubah menjadi produk lain yang stabil. Penurunan asam stearat diakibatkan oleh adanya aktivitas ∆9
desaturase yang mengubah asam stearat menjadi asam oleat. Asam γ-linolenat juga menurun, hal ini mungkin disebabkan tingginya aktivitas ∆9, dan ∆12 desaturase yang membentuk asam linoleat lebih banyak dibandingkan asam γ-linolenat, sehingga proporsi (persen area) asam γ-linolenat lebih sedikit.
Asam lemak tak jenuh bersifat tidak stabil, karena ikatan ganda pada asam lemak tak jenuh mudah bereaksi dengan oksigen (mudah teroksidasi). Keberadaan ikatan ganda pada asam lemak tak jenuh menjadikannya memiliki dua bentuk yaitu cis dan trans. Semua asam lemak nabati alami (asam oleat, asam linoleat, dan asam linolenat) hanya memiliki bentuk cis (dilambangkan dengan “Z”, singkatan dari bahasa Jerman zusammen). Asam lemak bentuk trans (dilambangkan dengan “E”, singkatan bahasa Jerman entgegen) hanya diproduksi oleh sisa metabolisme hewan atau dibuat secara sintesis yang diperoleh dari hasil hidrogenasi (pemberian atom hidrogen) pada asam lemak tak jenuh (oleat, linoleat, linolenat, dan arakidonat) (Gambar 15). Akibat polarisasi atom H, asam lemak cis memiliki rantai yang melengkung. Asam lemak trans karena atom H-nya berseberangan tidak mengalami polarisasi yang kuat dan rantainya tetap relatif lurus yang lebih menyerupai asam lemak jenuh dibandingkan asam Tabel 6 Hasil analisis komposisi asam lemak
Komposisi asam lemak CPO Satuan
unit Asam Palmitoleinat (Palmitoleic acid)
22
lemak tak jenuh, sehingga diyakini bahwa gabungan asam lemak jenuh dengan asam lemak trans berpengaruh fisiologis yang lebih besar (Sartika 2009).
Isomer geomatris terbentuk apabila ikatan rangkap cis terisomerisasi menjadi konfigurasi trans yang secara termodinamik sifatnya lebih stabil daripada bentuk cis (perubahan asam oleat menjadi asam elaidat). Ikatan rangkap cis adalah sebuah konfigurasi berenergi tinggi, sehingga molekul asam lemak tak jenuh cis tidak linier dan bersifat cair pada suhu kamar (titik leleh asam oleat 16,3 ˚C). Sebaliknya, ikatan trans merupakan konfigurasi berenergi lebih rendah. Molekul asam lemak tak jenuh trans berbentuk linear dan bersifat padat pada suhu kamar (titik leleh asam elaidat 45 ˚C). Pengaruh asam lemak trans terhadap kesehatan adalah bila mengkonsumsi asam lemak trans berdampak negatif sama seperti asam lemak jenuh yaitu akan mempengaruhi metabolisme profil lipid darah yakini HDL (High Density Lipoprotein) kolesterol, LDL (Low Density Lipoprotein) kolesterol dan total kolesterol (Lee et al. 2003). Yang berbeda adalah bahwa asam lemak jenuh tidak mempengaruhi K-HDL (kolesterol-High Density Lipoprotein), sehingga efek negatif yang ditimbulkan oleh asam lemak trans terhadap rasio K-LDL/K-HDL mendekati 2 lebih besar daripada asam lemak jenuh. Rasio K-LDL/K-HDL pada kelompok diet asam lemak trans adalah 2,2, sedangkan rasio diet pada asam lemak jenuh sebesar 1,8 (p ‹ 0,0001) (Muller et al. 2003). Kontribusi tertinggi asupan asam lemak trans total berasal dari makanan gorengan. Selain itu, asupan asam lemak jenuh berkorelasi positif dengan asupan asam lemak trans (Sartika 2007). Setiap penambahan asupan asam lemak jenuh sebesar 1 % energi total asupan asam lemak trans sebesar dapat meningkatkan kadar K-LDL sebesar 0,04 mmol/liter dan menurunkan kadar K-HDL sebanyak 0,013 mmol/liter (Lichtenstein et al. 2006). Hal tersebut kini menjadi sorotan sebagai salah satu penyebab penyakit jantung. Asupan asam lemak jenuh yang tinggi diikuti dengan asam lemak trans dalam jangka waktu 5-10 tahun, tidaklah menutup kemungkinan untuk timbulnya penyakit jantung pada masa yang akan datang (Rustika 2005).
23
4
SIMPULAN DAN SARAN
Simpulan
Filtrat kultur fermentasi Rhizopus oryzae menunjukkan bahwa fungi ini mampu meningkatkan ketidakjenuhan CPO dan kandungan asam lemak tak jenuh majemuk. Filtrat kultur fermentasi Rhizopus oryzae memiliki aktivitas desaturase sebesar 0,062 g I2/100 g CPO per mL enzim per menit.
Pada kondisi yang diteliti ini, peningkatan ketidakjenuhan terjadi maksimum pada ketinggian 200 cm dengan waktu kontak selama 35 menit. Bilangan iod juga ternyata dapat menurun, hal ini terlihat dari data bilangan iod pada ketinggian titik sampling 250 cm dibandingkan pada ketinggian titik sampling 200 cm. Pada kondisi optimum terdapat persen konversi sebesar 44,3 % dengan laju konversi 0,488 g I2/100 g CPO per menit, nilai
bilangan penyabunan sebesar 183,489 g KOH/g CPO, nilai bilangan asam sebesar 9,36 g KOH/g CPO dengan kadar asam lemak bebasnya (% FFA) sebesar 0,936 %. Komposisi asam lemak yang mengalami peningkatan adalah asam oleat dan asam linoleat.
Saran
24
DAFTAR PUSTAKA
Agaba M, Tocher DR, Dickson C, Dick JR, Teale AJ. 2004. A zebrafish cDNA encoding a multifunctional enzyme involved in the elongation of polyunsaturated, monounsaturated and saturated fatty acids. Mar. Biotechnol. 6: 251-261.
[AOAC] Association of Official Analytical Chemists. 1995. Official methods of Analysis of The Association of Official Analytical Chemists. Vol II A. Washington (US) : AOAC Int. Ch 4. p. 17-19.
Buist PH. 2004. Fatty acid desaturases: selecting the dehydrogenation channel. Nat Prod Rep. 21: 249-62.
Burja AM, Radianingtyas H, Windust A, Barrow CJ. 2006. Isolation and characterization of polyunsaturated fatty acid producing Thraustochytrium species: screening of strains and optimization of omega-3 production. Appl Microbiol Biotechnol. 72(6):1161– 1169. Cahoon EB, S Shah, J Shanklin, J Browse. 1998. A Determinant of
Substrate Specificity Predicted from The Acyl-Acyl Carrier Protein Desaturase of Developing Cat’s Claw Seed. Pl. Physiol. 117: 593-598. Damude HG, Zhang H, Farrall L, Ripp KG, Tomb JF, Hollerbach D, Yadav
NS. 2006. Identification of bifunctional delta12/omega3 fatty acid desaturases for improving the ratio of omega3 to omega6 fatty acids in microbes and plants. Proc. Natl. Acad. Sci. U S A. 103, 9446-51. Edwar, Zukarnain, Heldrian S, Ety Y, Delmi S. 2011. Pengaruh Pemanasan
Terhadap Kejenuhan Asam Lemak Minyak Goreng Sawit dan Minyak Goreng Jagung. Jurnal KEMAS Nasional. 61(6).
Fardiaz D. 1989. Kromatografi Gas dalam Analisis Pangan. Bogor (ID): Pusat Antar Universitas, Institut Pertanian Bogor.
Fauziah. 2011. Asam Lemak Bebas dari Buah Kelapa Sawit. Jakarta (ID): PT Gramedia.
Fernandez ML, Kristy LW. 2005. Mechanisms by which Dietary Fatty Acids Modulate Plasma Lipids. Journal of Nutrition. 135: 2075-2078.
25 Gunstone FD, JL Harwood, FB Padley. 1986. The Lipid Handbook. London
(GB): Chapman and Hall.
Gray SF, Wyatt JI, Rathbone BJ. 1986. Simplified techniques for identiíying Campylobacter pyloridis. J. Clin. Pathol. 39:1280.
Harper HA, Rodwell VW, Mayes PA. 1979. Biokimia. Jakarta (ID): Penerbit Buku Kedokteran EGC.
Jaworski J, Cahoon EB. 2003. Industrial oils from transgenic plants. Curr. Opin. Plant Biol. 6:178-184.
Jermsuntiea W, Aki T, Kawamoto S, Ono K. 2011. Metabolism and synthesis of
lipids in the polyunsaturated fatty acid-producing fungus Mortierella alliacea . J Oleo S ci. 60(1):11.
Ketaren S. 1986. Minyak dan Lemak Pangan. Jakarta (ID): UI-Press. Khudori. 2008. Titik Balik Industri Sawit. Kompas : 6 (kol 3-7).
Kinney AJ, Cahoon EB, Damude HG, Hitz WD, Kolar CW, Liu Z. 2004. Production of very long chain polyunsaturated fatty acids in oilseed plants. Patent WO 2004. 71467: A2.
Lee CH, Olson P, Evan RM. 2003. Minireview: Lipid Metabolism, Metabolic Diseases, and Peroxisome Proliferator-Activated Receptor, Endocrinology 144: 2201-2207.
Litchtenstein AH, Appel LJ, Brands M, Carnethon M, Daniels S, Franch HA, et al. 2006. Diet and lifestyle recommendations revision 2006 : A scientific statement from the American Heart Association Nutrition Committce Circulation. 114 (1) : 82-96.
Mayes, Kathleen. 1999. Fatty Acid Desaturase: Mechanism, Structure and Regulation. United Kingdom (UK) : John Innes Centre Norwich Research Park.
Mayes PA. 2003. Biosintesis asam lemak. In: Murray RK, Granner DK, Mayes PA, Rodwell VW, edititor. Jakarta (ID): Biokimia.
Muller H, Lindman AS, Brantsaeter AL, Pedersen JI. 2003. The serum LDL/HDL
26
Murderhwa JM, R Ratomahenina, M Pina, J Graille, P Galzy. 1985. Purification and Properties of The Lipase from Candida deformans (Zach) Langeron and Guerra. JAOCS. 62(6) :1031-1036.
Nuraida L, Anggraini D, Mintarti IS, Haryati T. 2008. Kajian aktivitas antimikroba monoasilgliserol dan mono-diasilgliserol dari minyak kelapa dan minyak inti sawit. Di dalam : Prosiding Seminar Tahunan MAKSI 2008, editor. Bogor ID: Masyarakat Perkelapa-Sawitan Indonesia (MAKSI) & SEAFAST Center IPB. p 204-214.
Pratiwi dan Santoso. 2006. Teknologi Pengolahan Kedelai. Malang (ID): Fakultas Pertanian Universitas Wdyagama.
Reed DW, Polichuk DR, Buist PH, Ambrose SJ, Sasata RJ, Savile CK, Ross AR, Covell PS. 2003. Mechanistic study of an improbable reaction: alkene dehyrogenation by the ∆12 acetylenase of Crepis alpina. J. Am. Chem. Soc. 125: 10635-10640.
Rusmana I. 2008. Sistem Operasi Fermentasi. Bogor (ID): Departemen Biologi FMIPA IPB.
Rustika. 2005. Asupan asam lemak jenuh dari makanan gorengan dan risikonya terhadap kadar lipid plasma pada kelompok usia dewasa [Disertasi]. Jakarta (ID) : Universitas Indonesia.
Sartika RA. 2007. Pengaruh asupan asam lemak trans terhadap profil lipid darah [Disertasi]. Jakarta (ID) : Universitas Indonesia.
Sartika Ratu Ayu Dewi. 2009. Pengaruh Suhu dan Lama Proses Menggoreng (Deep Frying) Terhadap Pembentukan Asam Lemak Trans. MAKARA, SAINS. 13(1): 23-28.
Satyawibawa I, Widyastuti YE. 1992. Kelapa Sawit. Jakarta (ID): Penebar Swadaya.
Serrano-Carreon L, Y Hathout, M Bensoussans, JM Belin. 1993. Metabolism of Linoleic Acid or Mevalonate and 6-Pentyl-α-Pyrone Biosynthesis by Trichoderma Spesies. Appl. Environ. Microbiol. 59 (9): 2945-2950.
Setiadji B. 2004 Juli 18. Memancing Minyak dengan Minyak Kelapa. Tempo.
27 Sipayung R. 2003. Biosintesis Asam Lemak Pada Tanaman. Medan (ID): Jurusan Budi-daya Pertanian, Fakultas Pertanian, Universitas Sumatera Utara.
Sudarmadji S. 1997. Analisa Bahan Makanan dan Pertanian. Yogyakarta (ID): Liberty dan PAU pangan dan gizi UGM Yogyakarta.
[SNI] Standar Nasional Indonesia. 1998. Cara Uji Minyak dan Lemak. Jakarta (ID): SNI 01-3555-1998.
Strittmatter P, Spatz L, Corcoran O, Rogers MJ, Setlow B, Redline R. 1974. Purification and properties of rat liver microsomal stearyl-CoA desaturase. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 71: 4565–4569.
Sudarmanto. 2003. Asam Lemak Tak Jenuh Ganda.. Jakarta (ID): Universitas Indonesia.
Suzuki O. 1991. Recent Trend of Oleochemical by Biotechnology. PORIM International Palm Oil Conference Chemistry and Technology Malaysia: 221-230.
Tim Surkesnas. 2004. Studi morbiditas dan disabilitas. Survey Kesehatan Nasional 2004. Jakarta (ID): Badan Penelitian dan Pengembangan Kesehatan Departemen Kesehatan RI
Tri-Panji. 1999b. Increasing unsaturation level of crude palm oil through enzymatic biocon-version using Rhizopus oryzae. Menara Perkebunan. 67 (1): 52-58.
Tri-Panji. 2000. Continuously increasing of unsaturation level of crude palm oil using fermentation broth of Absidia corymbifera. Menara Perkebunan.
Tri-Panji, Suharyanto, Gunawan, Khaswar Syamsu. 2005. Biokonversi minyak sawit kasar menggunakan desaturase amobil sistem curah pada skala semipilot. J.Teknol. Indust. 73(2): 63-73.
Tri-Panji. 2012. Teknik Spektroskopi untuk Elusidasi Struktur Molekul. Yogyakarta (ID): Graha Ilmu.
Turner C, King JW, Mckeon T. 2004. Selected uses of enzymes with critical fluids in analytical chemistry. JAOAC Int. 87(4):797-810.
Uji T. 2004. Keanekaragaman Jenis, Plasma Nutfah, dan Potensi Buah-Buahan Asli Kalimantan. BioSMART. 6(2): 117–125.
28
Lampiran 1 Diagram alir
Pertumbuhan R. oryzae
Persiapan Inokulum R. oryzae
Media Pembiakan
Optimasi CPO dengan Desaturase pada Sistem Kontinu
Analisis Aktivitas Desaturase
Analisis Bilangan : iod, penyabunan, dan asam
Analisis GCMS
29 Lampiran 2 Hasil perhitungan bilangan iod, penyabunan dan asam pada
kondisi optimum
Bilangan Iod =
;
Diketahui : A = 38.6 mL, B = 16.05 mL, N = 0,1012 N, m = 0.52 g Bilangan Iod =
= 55.691(g I2/100 g CPO)
Bilangan penyabunan = Diketahui : A = 43 mL, B = 30 mL, N = 0,512 N, m = 2,035 g Bilangan Penyabunan =
= 183.489 (g KOH/ g CPO)
Bilangan asam = Diketahui : A = 4 mL, N = 0,117 N, m = 2,00 g
Bilangan Asam =
30
Lampiran 3 Hasil perhitungan laju konversi dan persen konversi
31 Lampiran 4 Hasil kromatogram GCMS
a) Untuk kondisi awal
32
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Bandar Lampung pada tanggal 02 Desember 1986 sebagai anak keempat dari empat bersaudara pasangan Rizal dan Yarlis.
Penulis menyelesaikan Pendidikan Taman Kanak - kanak pada Tahun 1992 di TK AL-Munawwarah, Tahun 1999 menyelesaikan Sekolah Dasar di SD Negeri I Kaliawi, Tahun 2002 menyelesaikan Sekolah Lanjutan Tingkat Pertama di SLTP Negeri 17 Bandar Lampung, menyelesaikan Sekolah Menegah Umum di SMU YP Universitas Lampung (Bandar Lampung), pada Tahun 2005 dan pada Tahun 2005 penulis diterima
sebagai mahasiswi Universitas Lampung melalui jalur SPMB. Selama menjadi mahasiswi di Universitas Lampung (Unila), penulis
