SEMINAR REKAYASA KIMIA DAN PROSES 2014 ISSN : 1411-4216
JURUSAN TEKNIK KIMIA, FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS DIPONEGORO, SEMARANG
E-7-1
TEKNOLOGI KOMPLEKSASI UREA
SEBAGAI SARANA PEMUNGUTAN ASAM LINOLEAT
DARI MINYAK NABATI
Dwi Ardiana Setyawardhani
*), Arini Hidayat Assalimah dan Putria Ari Susanti
Jurusan Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sebelas Maret Jl. Ir. Sutami No.36 A Surakarta, Telp./Fax (0271)632112
*)
Penulis korespondensi: ardiana@uns.ac.id
Abstrak
Asam linoleat merupakan salah satu asam lemak tak jenuh ganda (Poly-Unsaturated Fatty Acids-PUFA) yang tergolong dalam asam lemak omega 6. Asam lemak ini merupakan komponen terbesar dalam minyak nabati, yang sangat bermanfaat bagi kesehatan. Sebagai asam lemak esensial, asam linoleat harus diperoleh lewat asupan makanan. Konsumsi asam lemak omega dalam bentuk konsentrat lebih disarankan dibandingkan dalam bentuk minyak. Oleh karena itu perlu adanya upaya peningkatan konsentrasi/pemungutan asam lemak tersebut dari minyak nabati. Salah satu proses yang terus dipelajari dan dikembangkan hingga saat ini adalah kompleksasi urea.Penelitian ini bertujuan untuk mempelajari pengaruh suhu, waktu dan jumlah urea yang ditambahkan terhadap perubahan konsentrasi asam linoleat dalam minyak nabati. Pada kompleksasi urea, minyak nabati terlebih dahulu disabunkan untuk memperoleh campuran asam lemak. Selanjutnya asam lemak dicampurkan dengan urea etanolik untuk memisahkan asam linoleat dari asam-asam lain yang lebih jenuh. Konsentrat asam linoleat diperoleh sebagai fraksi cairan, sedangkan asam-asam yang lebih jenuh terikat sebagai padatan dengan kristal urea. Hasil penelitian menunjukkan bahwa konsentrasi asam linoleat semakin meningkat bila urea yang ditambahkan semakin banyak dan suhu kristalisasi semakin rendah.
Kata kunci: asam linoleat; fraksinasi kompleksasi urea; minyak jagung
PENDAHULUAN
Asam linoleat merupakan salah satu jenis asam lemak esensial yang tidak dapat disintesis dalam tubuh manusia, sehingga perlu ditambahkan melalui asupan dari makanan. Asam linoleat merupakan asam lemak tak jenuh ganda, yang memiliki manfaat besar dalam bidangkesehatan, misalnya untuk mencegah penyakit jantung dan penyakit degeneratif lainnya, serta berperan penting dalam pengembangan otak bayi dan balita (Harris, et al, 2009). Sumber asam linoleat yang utama berasal dari tumbuhan, yaitu minyak nabati (Ketaren, 1986).
Salah satu cara untuk mengkonsentrasikan asam linoleat dalam minyak nabati adalah dengan fraksinasi kompleksasi urea. Metode fraksinasi kompleksasi urea dipilih karena mampu menghasilkan konsentrat asam lemak tak jenuh yang maksimal dibandingkan proses pemisahan yang lain. Dalam metode ini, bahan dan peralatan yang digunakan relatif sederhana dan pelarut mudah diperoleh serta ramah lingkungan. Selain itu, metode ini mampu dibuat dalam skala besar untuk industry (Mayurid,2009).
Fraksinasi kompleksasi urea adalah metode untuk memisahkan asam lemak jenuh dan asam lemak tak jenuh dengan penambahan urea.Prinsipnya adalah perbedaan ukuran diameter molekul antara asam lemak jenuh dan tak jenuh.Asam linoleat merupakan asam lemak tak jenuh ganda yang memiliki struktur melengkung pada ikatan rangkapnya sehingga berdiameter lebih besar, dibandingkan asam lemak jenuh yang tak memiliki ikatan rangkap sehingga berantai karbon lurus. Rantai karbon yang lurus mudah terinklusi ke dalam kristal urea, sedangkan rantai yang melengkung tidak. Hal inilah yang mendasari pemisahan asam linoleat dari asam-asam lemak lain yang terdapat pada minyak nabati.
SEMINAR REKAYASA KIMIA DAN PROSES 2014 ISSN : 1411-4216
JURUSAN TEKNIK KIMIA, FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS DIPONEGORO, SEMARANG
E-7-2
METODE PENELITIAN Bahan
Bahan utama yang digunakan dalam penelitian ini adalah minyak jagung yang dijual di pasaran. Selain itu bahan lain yang digunakan adalah etanol 96%, urea, n-heksana, aquadest, KOH, HCl, dan Na2SO4. Penelitian ini meliputi tiga tahap, yaitu tahap penyiapan asam lemak bebas dari minyak jagung, tahap kristalisasi (fraksinasikompleksasi urea), dan tahap pemungutan asam lemak tak jenuh yang mengacu pada Wanasundara & Shahidi (1999).
Tahap Persiapan Asam Lemak Bebas dari Minyak Jagung
Minyak jagung disaponifikasi menggunakan bahan etanol, KOH, dan aquadest untuk memperoleh campuran asam lemak. Hasil saponifikasi tersebut selanjutnya dicampur dengan aquadest. Kemudian campuran tersebut diekstraksi menggunakan n-hexana. Setelah diekstraksi, campuran tersebut dimasukkan dalam corong pemisahdan terbentuk lapisan n-hexana dan lapisan air.Lapisan air yang terbentuk kemudian diasamkan dengan menggunakan larutan HCl 3N hingga mencapai pH = 1 kemudian terbentuk lapisan asam lemak dari lapisan air. Lapisan asam lemak yang telah dipisahkan diekstrak kembali dengan menggunakan hexana. Setelah diekstraksi, campuran tersebut akan terbentuk lapisan hexana dan lapisan air. Lapisan air yang terbentuk dibuang. Selanjutnya, kandungan air dalam lapisan n-hexana dihilangkan dengan menggunakan Na2SO4 dan diuapkan dengan rotary evaporator hingga menyisakan asam lemak bebas.
Tahap Kristalisasi (Kompleksasi Urea)
Tahap kristalisasi berlangsung dengan mencampurkan larutan urea etanolik dengan asam lemak bebas (FFA). Pencampuran tersebut dilakukan pada suhu 333 K dengan mengaduk campuran hingga homogen. Campuran tersebut selanjutnyadidinginkan hingga terbentuk kristal dan tercapai suhu yang semakin rendah sebagai fungsi waktu.
Tahap Pemungutan Asam Lemak Tak Jenuh
Pada tahap pemungutan asam lemak tak jenuh, kristal urea yang terbentuk (urea complexed fraction,UCF) dipisahkan dari larutan (non-urea complexed fraction, NUCF). NUCF (filtrat) dan UCF (kristal) masing-masing ditambah dengan aquadest sebanyak volume UCF dan NUCF yang terbentuk,kemudiandiasamkan dengan menggunakan HCl 6N hingga pH 4-5. Setelahdiasamkan, NUCF (filtrat) dan UCF (kristal) masing-masing diekstraksi menggunakan n-hexana sebanyak filtrat awal yang terbentuk selama satu jam. Hasil ekstraksi membentuk lapisan n-hexana dan lapisan air kemudian dipisahkan dengan menggunakan corong pemisah.Kandungan air yang tersisadalamlapisan n-heksanadihilangkan dengan Na2SO4. Lapisan n-hexana kemudian dievaporasi menggunakan rotary evaporator hingga didapatkan konsentrat asam lemak.
Tahap Analisa Data Percobaan
Penelitian ini mempelajari pengaruh penambahan urea terhadap perubahan konsentrasi asam linoleat di dalam campuran FFA. Secara umum terbagi menjadi dua bagian, yaitu analisis persentase adsorpsi dan analisis kadar asam linoleat pasca kristalisasi. Pada percobaan pertama dilakukan analisa menggunakan perhitungan persentase adsorpsi untuk mengetahui banyaknya asam lemak jenuh yang terjerap dalam urea.Persentase adsorpsi merupakan perbandingan konsentrasi asam lemak yang terjerap dalam urea (UCF) dengan konsentrasi asam lemak bebas mula-mula (sebelum kristalisasi). Dalam hal ini, asam lemak yang terjerap adalah asam lemak jenuh.Sedangkan percobaan kedua dilakukan dengan analisis menggunakan Gas Chromatography (GC) terhadap NUCF untuk mengetahui kandungan asam linoleat pasca kristalisasi.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Dari hasil analisis minyak jagung, dengan menggunakan Gas Chromatography (GC) diperoleh komposisi asam linoleat mula-muladalam minyak jagung sebesar 76%.
SEMINAR REKAYASA KIMIA DAN PROSES 2014 ISSN : 1411-4216
JURUSAN TEKNIK KIMIA, FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS DIPONEGORO, SEMARANG
E-7-3
Tabel 1.Tabel Rasio Kristalisasi Percobaan 1
Variabel FFA (gram) Urea (gram) Etanol (mL)
1 5 20 100
2 5 35 400
Dari Gambar 1 terlihat bahwa penambahan urea yang lebih banyak meningkatkan jumlah asam lemak jenuh yang terjerap ke dalam kristal urea. Ini menunjukkan bahwa untuk mencapai kondisi pemisahan
asam lemak yang maksimum diperlukan jumlah urea ( selaku ‘adsorben’) yang tertentu sehingga diharapkan semaksimal mungkin asam lemak jenuh dapat terjerap ke dalam urea. Semakin lama waktu kristalisasi juga menunjukkan semakin banyak asam lemak jenuh yang terjerap.
Gambar 1. Kurva Peningkatan Persen Adsorpsi Terhadap Waktu
Pada percobaan kedua dipelajari pengaruh penambahan urea terhadap perubahan kadar asam linoleat di fraksi cairan (NUCF). Percobaan ini dilakukan dengan variasi jumlah penambahan urea pada asam lemak hasil saponifikasi (Tabel 2) pada selang waktu yang sama. Setelah mengalami kristalisasi, selanjutnya sampel dimurnikan dan dianalisis kadar asam linoleatnya menggunakan Gas Chromatography (GC).
Tabel 2.TabelRasioKristalisasiPercobaan 2
Variabel FFA (gram) Urea (gram) Etanol (mL)
1 5 35 400
2 5 45 500
Dari Gambar 2terlihat bahwa jumlah urea yang semakin banyak dapat meningkatkan kandungan asam linoleat pada canpuran asam lemak. Dengan kata lain asam linoleat dapat dikonsentrasikan lebih optimal dengan penambahan jumlah urea yang memadai. Kadar asam linoleat juga meningkat seiring dengan berjalannya waktu kristalisasi.
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90
0 1000 2000 3000 4000 5000
P
e
r
se
n
tas
e
A
d
so
r
p
si
(%
)
Waktu (menit)
Variabel 2
SEMINAR REKAYASA KIMIA DAN PROSES 2014 ISSN : 1411-4216
JURUSAN TEKNIK KIMIA, FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS DIPONEGORO, SEMARANG
E-7-4
Gambar 2. Kurva Peningkatan Kandungan Asam Linoleat Terhadap Waktu
Pada waktu terjadi proses kompleksasi urea, suhu kristalisasi menurun dengan berjalannya waktu kristalisasi. Suhu yang turun mampu menurunkan kelarutan urea di dalam etanol, sehingga suhu yang makin rendah mendorong pembentukan kristal yang semakin banyak. Dengan meningkatnya jumlah kristal yang terbentuk, semakin banyak asam lemak jenuh yang terjerap, sehingga kadar asam linoleat di dalam cairan akan meningkat. Hal ini terlihat pada Tabel 3.
Tabel 3.Tabel Kandungan Asam Linoleat dalam Minyak Jagung Waktu
Dari penelitian yang telah dilakukan diketahui bahwa konsentrasi asam linoleat pada minyak jagung dapat ditingkatkan dengan teknologi kompleksasi urea. Penambahan jumlah urea pada proses kristalisasi meningkatkan jumlah asam linoleat pada minyak jagung seiring dengan penurunan suhu selama waktu kristalisasi.
DAFTAR PUSTAKA
Mayurid, 2009, Pemisahan PUFA yang Dihasilkan dari Beberapa Minyak Nabati dengan Kompleksasi Urea, Thesis, Universitas Sumatra Utara.
Harris, W.S., Mozaffarian, D., Rimm, E., Etherton, P.K., Rudel, L.L., Appel L.J., Engler, M.M., Engler, M.B., and Sacks, F. (2009).Omega-6 Fatty Acids and Risk for Cardiovascular Disease.American Heart Association.119, 902-907.
Hassan, N.M.,(1994), The adsorption of Long-chain n-Paraffin from Isooctane Solution on Crystalline urea, Short Communication Sep. Technol,vol.4,January,p.62-64
Ketaren, S., (1986), MinyakdanLemakPangan, UI-Press, Jakarta
Wanasundara, Udaya N., and FereidoonSahidi, 1999, Concentration of Omega 3-Polyunsaturated Fatty Acids of Sealblubber Oil by Urea Complexation: Optimization of Reactionconditions,
