204 204
SYNTHESIS ASCORBYL PALMITATE FROM METHYL PALMITATE AND ACETYL
ASCORBAT THROUGH INTERESTERIFICATION REACTION WITH LIPASE CATALYZED
Khoirun Nisak*, Daniel dan Chairul Saleh
Program Studi Kimia FMIPA Universitas Mulawarman Jl. Barong Tongkok No. 4 Gn. Kelua Samarinda. Telp. 0541-749152
*Corresponding Author: nisakkhoirun94@gmail.com
ABSTRACT
Synthesis of ascorbyl palmitate from methyl palmitate and acetyl ascorbate through interesterification reaction has been done. Modified were done to improve the nature of ascorbic acid that only soluble in water (lipophobic) become soluble in oil or fat (lipophylic). The interesterification reaction conducted with molar ratio 1:4 (methyl palmitate:acetyl ascorbate), lipase from coconut as a catalyst with amount 70 % from its substrat, pH 7, the temperature reaction 40-50 °C and the reaction time is 48 hours so the yield produce is 46,7241 %. Characterization of the functional group were confirmed with FT-IR. Analysis of antioxidant activity using radical reduction method 2,2-diphenyl-1-picrylhidrazyl (DPPH) result the antioxidant activity value of ascorbyl palmitate is 45,41 ppm. The result showing that ascorbyl palmitate synthesized is have a potency as an active antioxidant.
Keywords: Ascorbyl Palmitate, Methyl Palmitate, Interesterification, Analysis of Antioxidant Activity and DPPH
PENDAHULUAN
Proses oksidasi dapat mengakibatkan penurunan kualitas dari produk pangan yang mengandung lemak atau minyak dengan menimbulkan perubahan seperti bau, rasa dan warna[1]. Untuk mencegah reaksi oksidasi dapat ditambahkan suatu senyawa antioksidan. Produk antioksidan terdapat dalam bentuk alami, semisintetik dan sintetik[2].
Antioksidan alami berupa vitamin seperti tokoferol dan asam askorbat lebih aman dan efisien untuk memperlambat oksidasi pada bahan makanan dibandingkan dengan antioksidan sintetik, tetapi penggunaannya terbatas hanya pada beberapa produk[3]. Keterbatasan asam askorbat yang tidak larut dalam minyak perlu dimodifikasi melalui reaksi esterifikasi atau transesterifikasi dengan asam lemak membentuk senyawa ester askorbil asam lemak agar dapat larut dalam minyak[4]. Modifikasi antioksidan alami baik disintesis secara kimia maupun secara enzimatik sangat dibutuhkan agar dapat menghasilkan suatu antioksidan semisintetik[5].
Modifikasi antioksidan secara kimiawi memiliki kelemahan yaitu adanya residu pelarut yang terikat pada produk dimana hal tersebut sangat tidak direkomendasikan untuk produk pangan ataupun kosmetik, karena akan menimbulkan efek samping pada pengguna[4]. Ditemukannya enzim lipase
sebagai biokatalisator pada reaksi esterifikasi dan transesterifikasi menyebabkan pengaplikasian lipase untuk sintesis senyawa organik semakin dikembangkan. Salah satunya untuk memproduksi ester askorbil secara enzimatik[1].
Berdasarkan pemamparan diatas maka penelitian ini memfokuskan untuk mensintesis askorbil palmitat dari metil palmitat dan asetil askorbat melalui reaksi interesterifikasi dengan menggunakan katalis ekstrak kasar lipase dari buah kelapa.
METODOLOGI PENELITIAN Alat
Alat-alat yang digunakan dalam penelitian ini adalah neraca analitik, batang pengaduk, spatula, oven, tiang statif, klem, hot plate, magnetic stirrer, gelas kimia, erlenmeyer, corong kaca, alat refluks, corong pisah, tabung reaksi, pipet mikro, rotary evaporator, spektrofotometer uv-vis.
Bahan
Bahan-bahan yang digunakan adalah asam palmitat, asam askorbat, H2SO4, metanol, aseton, kloroform, asam asetat anhidrat, DPPH, buffer fosfat pH 7, n-heksan, aquades.
Jurnal Atomik., 2017, 02 (2) hal 204-208
205
Prosedur Penelitian Pembuatan Metil Palmitat
Pembuatan metil palmitat dilakukan menggunakan metode esterifikasi. Sebanyak 20,51 gram asam palmitat dimasukkan ke dalam labu alas datar leher 3 dan ditambahkan metanl berlebih. Sebanyak 1 mL H2SO4(p) ditambahkan ke dalam campuran dan direfluks selama 4 jam pada suhu 60-70 oC. Hasil reaksi dipisahkan menggunakan corong pisah. Fase atas diambil dan diuapkan menggunakan rotary evaporator. Residu dicuci dengan n-heksan dan aquades kemudian diuapkan kembali menggunakan rotary evaporator, Hasil yang didapatkan kemudian dianalisa menggunakan FT-IR.
Asetilasi Asam Askorbat
Asam askorbat sebanyak 17,61 gram dimasukkan ke dalam labu alas datar leher 3 dan ditambahkan 9,43 mL asam asetat anhidrat. Campuran direfluks selama 5 jam dengan suhu 70 oC. Hasil reaksi disaring dan residu dikeringkan menggunakan oven. Hasil yang didapatkan kemudian dianalisa mengunakan FT-IR.
Preparasi Ekstrak Kasar Lipase
Kelapa dibuang sabut dan tempurungnya. Kemudian disimpan pada suhu 4°C. Sampel sebanyak 10 gram diparut kemudian ditambahkan larutan buffer fosfat pH 7 sebanyak 10 mL. Selanjutnya suspensi diperas sehingga diperoleh supernatan. Supernatan diambil dan dimasukkan dalam gelas kimia. Ampas ditambah lagi dengan buffer fosfat yang sama sebanyak 10 mL kemudian diperas lagi. Gabungan supernatan tersebut merupakan ekstrak kasar lipase.
Pembuatan Askorbil Palmitat
Pembuatan askorbil palmitat dilakukan menggunakan metode interesterifikasi. sebanyak 2,70 gram metil palmitat dimasukkan ke dalam labu alas datar leher tiga. Kemudian ditambahkan 50 mL aseton. Sambil diaduk menggunakan magnetic stirrer, dimasukkan sebanyak 8,73 gram asetil askorbat. Serta 8 tetes buffer fosfat pH 7. Ditambahkan katalis ekstrak kasar lipase daging buah kelapa sebanyak 70% dari substrat. Selanjutnya campuran direfluks selama 48 jam dengan suhu 40-50°C.
Pemurnian produk dilakukan dengan menguapkan hasil reaksi menggunakan rotary evaporator. Selanjutnya filtrat dimasukkan ke dalam corong pemisah dan ditambahkan kloroform sebanyak 15 mL. Kemudian dicuci menggunakan aquades. Campuran diuapkan kembali menggunakan
rotary evaporator[2]. Hasil yang didapatkan kemudian dianalisa menggunakan FT-IR.
Uji Aktivitas Antioksidan
Askorbil palmitat hasil sintesis diuji aktivitas antioksidan menggunakan metode peredaman radikal DPPH. Askorbil palmitat ditimbang sebanyak 25 mg dilarutkan dalam 50 mL metanol. Larutan diencerkan dalam beberapa variasi konsentrasi yaitu 25;50;75 dan 100 ppm. Dari masing-masing konsentrasi tersebut dipipet sebanyak 4 mL. Kemudian ditambahkan 1 mL larutan DPPH 0,0004 M. Inkubasi selama 30 menit. Absorbansi diukur menggunakan spektrofotometer uv-vis pada panjang gelombang maksimum. Persentase aktivitas antioksidan dinyatakan dalam % inhibisi dengan persamaan sebagai berikut.
HASIL DAN PEMBAHASAN Pembuatan Metil Palmitat
Pembuatan metil palmitat dilakukan melalui reaksi esterifikasi antara asam palmitat dan metanol dengan menggunakan katalis H2SO4(p) serta. Pada proses esterifikasi metanol berfungsi sebagai pendonor gugus metil sedangkan H2SO4(p) berfungsi sebagai katalis untuk mempercepat jalannya reaksi. Campuran direfluks selama 4 jam dengan suhu reaksi dijaga pada suhu 60-70 °C. Setelah proses refluks diperoleh hasil reaksi berupa campuran yang terdiri dari dua fase. Fase atas diambil selanjutnya dipisahkan metanol berlebih dan pelarut dari metil palmitat menggunakan rotary evaporator. Metil palmitat yang diperoleh kemudian dimasukkan ke dalam corong pisah dan ditambahkan n-heksana untuk mengikat senyawa-senyawa yang bersifat non polar, selanjutnya dicuci menggunakan aquades sebanyak tiga kali untuk mengikat pengotor yang bersifat polar. Setelah itu ditambahkan Na2SO4 anhidrat dan disaring. Filtrat yang didapatkan selanjutnya diuapkan menggunakan rotary evaporator untuk memisahkan metil palmitat dari pelarut yang masih tersisa. Didapatkan metil palmitat berupa cairan bening dengan bau yang khas dengan rendemen sebesar 74,82 %.
Untuk memastikan metil palmitat telah terbentuk dapat dilihat dari spektrum FT-IR . Berikut spektrum FT-IR dari metil palmitat.
206 206
Gambar 1. Spektrum FT-IR Metil Palmitat
Spektrum FT-IR tersebut menunjukkan puncak serapan pada daerah bilangan gelombang 2916 dan 2846 cm-1 yang merupakan serapan khas berupa vibrasi stretching dari ikatan C-H sp3 serta didukung oleh adanya vibrasi bending pada daerah bilangan gelombang 1435 cm-1. Puncak serapan pada daerah bilangan gelombang 1743 cm-1 merupakan vibrasi stretching dari gugus karbonil (C=O) ester serta didukung adanya vibrasi gugus C-O-C ester pada daerah bilangan gelombang 1172 cm-1. Puncak serapan pada daerah bilangan gelombang 725 cm-1 menunjukkan adanya vibrasi rocking dari (CH2)n yang merupakan rantai panjang dari asam palmitat.
Asetilasi Asam Askorbat
Asetilasi dilakukan terhadap asam askorbat dengan asam asetat anhidrat tanpa menggunakan pelarut dan katalis dengan pemanasan pada temperatur 70 °C selama 5 jam akan menghasilkan asetil askorbat. Perbandingan mol antara asam askorbat dan asam asetat anhidrat adalah 1:1 dengan harapan gugus hidroksil pada posisi atom C primer dapat terasetilasi dengan sempurna membentuk asetil askorbat. Hasil refluks selanjutnya disaring Residu kemudian dioven untuk menguapkan sisa pelarut yang kemungkinan masih tertinggal. Didapatkan asetil askorbat dengan persen (%) rendemen sebesar 43,43 %.
Untuk memastikan asetil askorbat telah terbentuk dapat dilihat dari spektrum FT-IR. Berikut spektrum FT-IR dari asetil askorbat.
Gambar 2. Spektrum FT-IR Asetil Askorbat
yang merupakan serapan khas gugus hidroksil (OH). Puncak serapan pada daerah bilangan gelombang 2916 cm-1 dan 2823 cm-1 merupakan serapan khas dari vibrasi streching C-H sp3. Puncak serapan pada daerah bilangan gelombang 1751 cm-1 merupakan serapan khas dari gugus karbonil (C=O) ester dan didukung oleh adanya vibrasi gugus C-O-C ester pada daerah bilangan gelombang 1319 cm-1. Puncak serapan pada daerah bilangan gelombang 1674 cm-1 merupakan serapan khas dari ikatan C=C dari asam askorbat yang tidak hilang setelah dilakukan asetilasi.
Pembuatan Askorbil Palmitat
Reaksi interesterifikasi dilakukan terhadap metil palmitat dengan asetil askorbat dengan rasio mol 1:4 (metil palmitat : asetil askorbat). Pelarut yang digunakan adalah aseton. Alasan utamanya adalah karena pelarut tersebut ekonomis, bersifat volatil (mudah menguap) dan diijinkan untuk digunakan di dalam produk makanan. Katalis yang digunakan dalam reaksi ini adalah ekstrak kasar lipase dari daging buah kelapa. Sebelum ditambahkan ekstrak kasar lipase, ke dalam campuran ditambahkan buffer fosfat pH 7 untuk mengkondisikan pH dari campuran tersebut agar saat ekstrak kasar lipase dimasukkan tidak terjadi kerusakan pada enzim. Ekstrak kasar lipase digunakan sebanyak 70% b/b dari substrat yaitu sebanyak 1,89 gram. Campuran direfluks selama 48 jam dengan suhu reaksi dijaga ±50 °C agar lipase tidak terdenaturasi karena panas. Hasil refluks kemudian disaring, filtrat kemudian diuapkan menggunakan rotary evaporator untuk menghilangkan pelarut yang tersisa. Filtrat tersebut kemudian dicuci menggunakan kloroform. Selanjutnya diuapkan kembali untuk menghilangkan pelarut. Didapatkan askorbil palmitat dengan rendemen sebesar 46,72 %.
Dalam reaksi interesterifikasi ini digunakan lipase sebagai katalis. Lipase pada umumnya merupakan katalis untuk reaksi hidrolisis dari suatu minyak ataupun asam lemak. Namun dengan kondisi tertentu, seperti penggunaan pelarut-pelarut organik, lipase juga dapat mengkatalisis reaksi esterifikasi dengan asam lemak bebas, transesterifikasi ataupun interesterifikasi[6]. Kinerja suatu enzim dalam media pelarut organik juga dipengaruhi oleh adanya aktivitas air. Aktivitas air yang tinggi akan mengurangi hasil reaksi karena reaksi hidrolisis akan lebih mendominasi dibandingkan dengan reaksi esterifikasi/interesterifikasi. Sehingga untuk mencegah bertambahnya aktivitas air dalam reaksi
Jurnal Atomik., 2017, 02 (2) hal 204-208
207 interesterifikasi ini, substrat diubah terlebih dahulu
menjadi ester yaitu metil palmitat untuk meniadakan hasil samping yang berupa air.
Untuk memastikan askorbil palmitat telah terbentuk dapat dilihat dari spektrum FT-IR . Berikut spektrum FT-IR dari askorbil palmitat.
400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2400 2800 3200 3600 4000 4400 1/cm -0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 %T 352 5. 88 3410. 15 331 5. 633219. 19 3028. 24 2922. 16 285 2. 72 2742. 78 1747. 51 1668. 43 1460. 11 1321. 24 1271. 09 1197. 79 1116. 78 1072. 42 1026. 13 985. 62 866. 04 823. 60 758. 02 721. 38 680. 87 628. 79 567. 07 445. 56 aspal
Gambar 3. Spektrum FT-IR Askorbil Palmitat
Spektrum FT-IR dari senyawa askorbil palmitat hasil sintesis memberikan puncak serapan pada daerah bilangan gelombang 3410 cm-1 merupakan serapan khas dari gugus hidroksil (-OH). Puncak serapan pada daerah bilangan gelombang 2922 cm-1 dan 2852 cm-1 merupakan serapan khas dari vibrasi streching C-H sp3 serta didukung oleh adanya vibrasi bending pada daerah bilangan gelombang 1460 cm-1. Puncak serapan pada daerah bilangan gelombang 1747 cm-1 merupakan serapan khas dari gugus karbonil (C=O) ester yang didukung dengan adanya vibrasi bending C-O-C ester pada daerah bilangan gelombang 1321 cm-1. Puncak serapan pada daerah bilangan gelombang 1668 cm-1 merupakan serapan khas dari ikatan rangkap dua C=C dari senyawa asam askorbat. Terakhir yaitu puncak serapan pada daerah bilangan gelombang 721 cm-1 merupakan vibrasi rocking dari (CH2)n yang merupakan rantai panjang dari asam lemak (asam palmitat).
Uji Aktivitas Antioksidan
Berdasarkan hasil uji aktivitas antioksidan dengan metode peredaman radikal DPPH pada askorbil palmitat hasil sintesis serta vitamin C sebagai pembanding maka diperoleh nilai persen (%) inhibisi. Selanjutnya dilakukan analisa data dengan menggunakan regresi linear sederhana.
(a)
(b)
Gambar 4. (a). Grafik Regresi Linear antara
Konsentrasi dengan % Inhibisi dari Askorbil Palmitat (b). Grafik Regresi Linear antara Konsentrasi dengan % Inhibisi dari Vitamin C
Berdasarkan persamaan regresi linear yang diperoleh pada sampel dan vitamin C maka dapat ditentukan nilai IC50 dari sampel askorbil palmitat dan vitamin C. Nilai IC50 menyatakan konsentrasi sampel yang dibutuhkan untuk mereduksi DPPH sebesar 50%. Nilai IC50 dari sampel askorbil palmitat adalah sebesar 45,41 ppm sedangkan untuk vitamin C diperoleh nilai IC50 sebesar 4,89 ppm. Sampel askorbil palmitat memiliki nilai IC50 yang lebih besar dibandingkan dengan vitamin C tetapi dengan nilai IC50 sebesar 45,41 ppm askorbil palmitat masuk ke dalam golongan antioksidan kuat (nilainya kurang dari 50 ppm). Memiliki nilai IC50 yang lebih besar dibandingkan vitamin C menandakan bahwa kemampuannya dalam menangkap radikal DPPH sedikit berkurang. Akan tetapi tidak membuat askorbil palmitat menjadi antioksidan lemah atau tidak aktif. Keunggulan dari sintesis ini adalah membuat derivat asam askorbat yang dapat larut di dalam lemak. Sehingga kemampuannya untuk digunakan sebagai antioksidan pada makanan ataupun kosmetik berbahan dasar minyak atau lemak dapat dikembangkan secara lebih luas. Selain itu efeknya bagi tubuh adalah dapat tersimpan di dalam tubuh secara lebih lama karena sifatnya yang lipofilik, sehingga dapat digunakan sebagai cadangan vitamin di dalam tubuh.
208 208 bahwa askorbil palmitat dapat dihasilkan melalui
reaksi interesterifikasi antara metil palmitat dengan asetil askorbat dengan perbandingan rasio mol 1:4 menggunakan katalis ekstrak kasar enzim lipase dari daging buah kelapa sebanyak 70 % dari substrat, waktu reaksi 48 jam dan % rendemen sebesar 46,7241 %. Melalui uji aktivitas antioksidan dengan menggunakan DPPH didapatkan nilai IC50 dari askorbil palmitat hasil sintesis sebesar 45,41 ppm dan termasuk ke dalam kategori antioksidan kuat.
DAFTAR PUSTAKA
[1] Siswoyo, T.A & Ardiyati, T. (2009). Aktivitas dan Stabilitas Radical Scavenging L-Askorbil Palmitat Hasil SIntesis Secara Enzimatik. Jurnal Teknol. dan Industri Pangan, Vol. XX. No. 2. [2] Karmee, S.K. (1990). Biocatalitic Synthesis of
Ascorbyl Esters and Their Biotechnological Applications. Appl Microbiol Biotechnol, 81:1013-1022.
[3] Lestari, S.P., Harjono & Supartono. (2012). Sintesis Askorbil Laurat Melalui Reaksi Esterifiksai dengan Katalis Enzim Lipase. Indonesian Journal of Chemical Science, Vol I. No. 2.
Antioxidant Properties of L-Ascorbyl Oleaste and L-Ascorbyl Linoleate. Biotechnology Lett, 26:1777-1780.
[5] Torres, P., Kunamneni, A., Ballesteros, A. & Plou, F.J. (2008). Enzymatic Modification for Ascorbic Acid and Alpha-Tocopherol to Enhance their Stability in Food and Nutritional Applications. The Open Food and Science Journal, 2:1-9.
[6] Sun, W.J., Zhao, H.X., Cui, F.J., Li, Y.H., Yu, S.L., Zhou, Q., Qian, J.Y & Dong, Y. (2013). D-isoascorbyl Palmitate: Lipase Catalyzed Synthesis, Structural Characterization and Process Optimization Using Response Surface Methodology. Chemistry Central Journal, Vol. 7. No.411.
