Ekstraksi Minyak dari Biji Kurma (Phoenix dactylifera L.) dengan Metode Soxhlet Extraction dengan Menggunakan Etil Asetat

50 % [2]. Dalam genus Phoenix, pada umumnya terdapat 12-13 spesies. Spesies

Phoenix liar ditemukan di negara tropis dan subtropis seperti Afrika dan Asia, sementara Phoenix dactylifera ditemukan di India dan Irak [13]. Terdapat lebih dari 3000 varietas kurma di seluruh dunia [14]. Negara penghasil kurma terbanyak yaitu Mesir, Arab Saudi, Iran, Uni Emirat Arab, Aljazair, Irak, Pakistan, Oman, Tunisia dan Libia [15]. Persentase produksi kurma di dunia dapat dilihat pada Tabel 2.1.

Tabel 2.1 Produksi Kurma di Berbagai Daerah di Dunia [4] Negara Produksi (ton) % Dunia

(Phoenix Dactylifera L.) mempunyai klasifikasi sebagai berikut [16] : Kingdom : Plantae (Plants)

Subkingdom : Tracheobionta (vascular plants)

Division : Magnoliophyta (Angiospermae)

industri. Biji berperan sebagai bagian yang penting dari tumbuhan dalam menghasilkan generasi tumbuhan baru. Normalnya, biji mengandung protein, karbohidrat, dan lipid; yang mana berupa wax, lemak atau minyak. Di antara tiga komponen tersebut, kandungan minyak adalah yang penting untuk perkecambahan biji sebagai penyuplai energi yang dibutuhkan untuk proses perkecambahan dibandingkan protein dan karbohidrat [1]. Biji kurma mewakili 6 - 12 % dari berat total buah kurma yang matang tergantung dari varitas dan tingkat kualitasnya.

Biji kurma mengandung komponen kimia yang berbeda seperti asam lemak jenuh dan asam lemak tak jenuh, Zink (Zn), Kadmium (Cd), dan Kalium (K). Sementara, komponen asam lemak jenuhnya meliputi asam stearat dan palmitat dan asam lemak tak jenuhnya meliputi asam linoleat dan asam oleat [17]. Biji kurma mengndung asam lemak yang meliputi asam kaprat, asam laurat, asam miristat, asam palmitat, asam stearat, asam oleat, asam linoleat, asam linolenat, dan asam arasidik [18]. Kandungan buah dan biji kurma dapat dilihat pada Tabel 2.2.

Tabel 2.2 Kandungan Buah dan Biji Kurma [1]

Komponen Daging

Kadar asam lemak bebas menentukan banyaknya gliserida di dalam minyak yang telah terkomposisi oleh aktivitas lipase. Dekomposisi ini dipengaruhi oleh pencahayaan dan pemanasan, sehingga ketengikan biasanya ditandai dengan pembentukan asam lemak bebas [49]. Asam lemak bebas yang tinggi memiliki tingkat keasaman yang tinggi pula. Asam lemak bebas yang rendah menunjukkan bahwa minyak tersebut bersifat edible. Asam lemak bebas minyak biji kurma berkisar 0,5-1% [46].

Terdapat beberapa spesies dari jenis Phoenix dengan beberapa penyebarannya secara geografis dapat dilihat pada Tabel 2.3.

Tabel 2.3 Beberapa Spesies dari Jenis Phoenix [19]

Spesies Nama Umum Penyebaran

P. canariensis Chabeaud Canary Palm Pulau Kanari dan

Tanjung Varde

P. reclinata Jacq. Dwarf Palm

Afrika tropis (Senegal dan Uganda) dan Yaman(Asia)

P. sylvestri Roxb. Wild Date Palm or Sugar Palm

India dan Pakistan

P. humilis Royle - India, Burma, dan China

P. hanceana Naudin. - China dan Thailand

P. robelinic O’Brein -

Sri Lanka, Toukin, Annam, Laos, dan Thailand

P. farinifera Roxb. Pigmy Palm India, Ceylon, dan

Annam

P. rupicola T. Anders. Rocky Date Palm India

P. acaulis Roxb. Dwarf Palm Bangladesh dan India

P. paludosa Roxb. Hental atau Juliana Palm

Bangladesh, Tenasherin, Andaman, Nikobaren, dan Thailand

Sementara untuk mengetahui kandungan kimia yang terdapat di dalam kurma mesir dapat dilihat pada Tabel 2.5.

(2.1) konsentrasi A dalam fasa ekstrak

konsentrasi A dalam fasa rafinat

komponen tersebut, kandungan minyak adalah yang penting untuk perkecambahan biji sebagai penyuplai energi yang dibutuhkan untuk proses perkecambahan dibandingkan protein dan karbohidrat [1]. Biji kurma adalah suatu limbah yang dihasilkan dari banyak komoditi industri. Umumnya, biji kurma dijadikan pakan ternak yang diolah secara tradisional yang mudah untuk dilakukan. Dengan perkembangan teknologi, minyak biji kurma telah digunakan sebagai bahan pengganti dari minyak nabati dalam pembuatan body creams, shampoos, dan sabun [5]. Biji kurma berpotensi sebagai sumber edible oil [6].

2.2 EKSTRAKSI

Ekstraksi adalah penghilangan dari suatu konstituen yang terlarut di dalam suatu cairan ke lainnya. Cairan pertama berupa umpan (F), alur umpan (F) mengandung solute pada konsentrasi awal Xf. Cairan kedua berupa pelarut (S) yang mana terlarut sebagian di dalam umpan. Pelarut juga memiliki beberapa zat terlarut pada konsentrasi awal Y, akan tetapi biasanya Ys adalah nol. Pelarut melakukan proses ekstraksi, sehingga pelarut kaya akan cairan yang meninggalkan ekstraktor yang disebut ekstrak, E. Dengan solute yang hilang sebagian atau keseluruhan dari umpan, umpan telah dimurnikan, sehingga umpan kaya akan cairan yang meninggalkan ekstraksi yang disebut rafinat, R [21].

Ketika umpan dan pelarut larut bersamaan, solute (A) akan terdistribusi sendiri diantara dua fasa cair. Pada kesetimbangan, rasio dari distribusi ini disebut koefisien distribusi (m). Koefisien distribusi dapat dilihat pada persamaan dibawah ini [21]:

dimana koefisien distribusi, m, adalah suatu pengukuran dari afinitas solute (A) untuk satu fasa (E,S), dan fasa yang lainnya (F, R). Konsentrasi A dapat digambarkan dalam bermacam-macam unit, tetapi untuk kemudahan penghitungan, itu lebih baik untuk menyatakan konsentrasi pada suatu basis bebas

Ekstraksi senyawa berharga dari tumbuhan adalah salah satu pendekatan

yang paling berkelanjutan yang dapat digunakan. Pemisahan yang efektif dari

campuran (menghasilkan yield ekstraksi minyak yang tinggi dan konsentrasi dari

campuran bioaktif) dari suatu matriks tanaman adalah suatu prosedur yang sulit

yang berkaitan dengan penghilangan campuran yang berharga dan campuran yang

tidak diinginkan dari co-extraction [22]. Walaupun ekstraksi bisa memindahkan

solute dari umpan secara sempurna, pemisahan lanjut diperlukan agar pemulihan

solute dari pelarut dan membuat pelarut yang cocok untuk digunakan kembali ke

dalam ekstraktor. Pemulihan ini dapat melalui unit operasi lainnya seperti

distilasi, evaporasi, kristalisasi dan filtrasi [21].

Leaching terkadang disebut dengan ekstraksi padat-cair (atau ekstraksi cair-padat) yang melibatkan penghilangan fraksi terlarut (solute atau leaktan) dari suatu material padat oleh suatu pelarut cair. Solute terdifusi dari dalam padatan ke dalam pelarut. Begitu juga fraksi padatan yang terekstraksi atau padatan yang terlarut, atau keduanya, adalah produk yang diinginkan. Leaching banyak digunakan dalam metalurgi, produk alami, dan industri makanan [25]. Leaching

Re

cove

ry (%)

Time (arbitary unit)

Gambar 2.1 Profil Tipe Ekstraksi untuk Pemulihan Campuran Organik dari Matriks Padat [26]

Ekstraksi dari substrat padatan dilakukan secara kontinu dengan mengontakkan substrat padatan dengan suatu pelarut. Sejumlah ektstrak terakumulasi selama proses ekstraksi, prinsipnya, ditunjukkan pada Gambar 2.2 kurva skematik. Bagian pertama dari kurva ekstraksi dapat berupa garis lurus, sesuai dengan laju ekstraksi yang konstan. Bagian kedua dari grafik, pendekatan nilai batas yang diberikan dari jumlah total zat yang terekstraksi. Gradien dari bagian pertama dari grafik digambarkan melalui kesetimbangan kelarutan. Kemudian, dari gradien ini kesetimbangan kelarutan dapat ditentukan.

Gambar 2.2 Kurva Skematik Ekstraksi [27]

Ju

m

lah

E

k

st

rak

Total Jumlah Ekstrak dalam Substrat

Waktu Ekstraksi atau Jumlah pelarut Daerah II: Laju Ekstraksi Menurun

Jumlah total ekstrak versus waktu ekstraksi atau jumlah pelarut. Grafik pada Daerah I adalah linear dengan laju ekstraksi yang konstan. Laju ekstraksi bergantung rasio pelarut. Grafik Daerah II adalah non linear yang berkaitan dengan perpindahan massa [27].

2.2.1 Faktor-faktor yang Mempengaruhi Ekstraksi

Pemilihan perlengkapan untuk proses ekstraksi dipengaruhi oleh faktor-faktor yang mana sebagai pembatas laju reaksi. Ada 4 faktor-faktor penting yang harus dipertimbangkan (1) ukuran partikel, (2) pelarut, (3) suhu, dan (4) pengadukan [23].

2.2.1.1 Ukuran Partikel

Ukuran terkecil, terbesar adalah daerah interface antara padatan dan cairan dan sehingga yang tertinggi adalah laju perpindahan dari suatu material dan yang terkecil adalah jarak dari solute yang berdifusi di dalam padatan. Ukuran partikel harus kecil sehingga masing-masing partikel membutuhkan sekitar waktu yang sama untuk mengekstraksi [23].

2.2.1.2 Pelarut

Cairan yang dipilih seharusnya adalah sebuah pelarut yang selektif dan kekentalannya harus rendah untuk tersirkulasi secara bebas. Pada umumnya, pelarut yang murni akan digunakan, ketika ekstraksi diperoses konsentrasi solute

akan meningkat dan laju ekstraksi akan menurun; pertama disebabkan gradien konsentrasi akan dihilangkan, dan kedua karena larutan akan menjadi lebih kental [23].

H3C O CH3

O Tabel 2.7 Penggunaan Aditif Makanan dengan Etil Asetat [24]

Nama 21 CFR Penggunaan

Etil Asetat 173.228 Diizinkan sebagai zat aditif makanan untuk konsumsi manusia-pelarut

Etil Asetat 182.60 Zat yang aman- sebagai zat pemberi rasa buatan

Beberapa sifat fisika dan kimia etil asetat terdapat di dalam Tabel 2.8. Tabel 2.8 Sifat Fisika dan Kimia Etil Asetat [24]

Tabel 2.8 Sifat Fisika dan Kimia Etil Asetat [24]

2.2.1.3 Suhu

Dalam kebanyakan kasus, kelarutan material yang sedang diekstraksi akan meningkat seiring bertambahnya suhu untuk memberikan laju ekstraksi yang lebih tinggi. Lebih lanjut lagi, koefisien difusi diharapkan meningkat dengan meningkatnya suhu [23].

Parameter Etil Asetat

Struktur

Rumus Molekul C4H8O2

Nama Umum Eter Asetat, Asetidin, Asetoksietan, Etil Ester, Etil Etanoat, Cuka, Nafta

Berat Molekul 88,11

Sifat Fisik Jernih, mudah menguap, cairan yang dapat terbakar; bau seperti buah-buahan

Titik Didih 770C

Kelarutan dalam Air 10 % pada 250C

Kelarutan Larut dengan alkohol, aseton, kloroform, eter Densitas Relatif 0,902 pada 200C

Densitas Uap Relatif 3,04

Parameter Etil Asetat

Tekanan Uap 74,4 mmHg pada 200C

Log Pow 0,73

2.2.1.4 Pengadukan

Pengadukan adalah penting karena akan meningkatkan difusi eddy dan sehingga perpindahan material dari permukaan partikel ke larutan bulk. Lebih lanjut lagi, pengadukan suspensi dari partikel mencegah sedimentasi dan lebih efektif digunakan [23].

2.3 SOXHLET EXTRACTION

Soxhlet extraction adalah suatu prosedur ekstraksi kontinu yang memerlukan suatu peralatan yang khusus. Prosedurnya sangat umum untuk mengekstraksi campuran organik ke dalam suatu solvent dan dapat diaplikasikan pada bahan padat atau semi-padat [28]. Untuk ekstraksi campuran yang berharga,

Soxhlet extraction (SE) dipertimbangkan sebagai prosedur standar dan referensi utama untuk menilai kinerja dari teknik ekstraksi yang berbeda. Penggunaan dari metode ini terbatas karena tingginya jumlah pemakaian pelarut organik yang memiliki kerugian pada kesehatan manusia dan lingkungan, campuran bioaktif alami bersifat sensitif terhadap panas dan kemungkinan akan terurai pada suhu yang tinggu untuk waktu ekstraksi yang lama, umumnya ini terdapat pada SE [22].

Soxhlet telah digunakan sejak lama sebagai teknik standar dan referensi utama untuk mengevaluasi kinerja dari metode ekstraksi padat-cair (leaching) [29]. Pada 1879, von Soxhlet mengembangkan suatu sistem ekstraksi yang baru (Soxhlet Extractor) yang mana dipakai secara luas pada teknik leaching [30].

Soxhlet extraction adalah teknik standar dimana pelarut segar dikontakkan dengan sampel secara berkala [7]. Efisiensi metode Soxhlet extraction dapat ditentukan oleh beberapa faktor seperti ukuran rata-rata partikel, waktu ekstraksi dan penggunaan pelarut polar dan non-polar [8].

banyak pelarut yang digunakan; (3) tidak ada pengadukan di dalam peralatan

Soxhlet; (4) banyak pelarut yang digunakan untuk evaporasi; dan (5) kemungkinan kehilangan panas dari campuran yang tidak bisa dihindari selama ekstraksi yang biasanya terjadi pada saat tingginya titik didih pelarut [29]. Khususnya, pada Soxhlet extraction sampel dikontakkan dengan pelarut segar untuk mengurangi perpindahan kesetimbangan [31].

Untuk mendukung metode Soxhlet extraction ini maka dibutuhkan suatu rangkaian peralatan yang dinamakan peralatan sokhlet (Soxhlet Apparatus). Dari Gambar 2.3 dapat dijelaskan bahwa untuk ekstraksi, material padatan diekstrak dan diletakkan di dalam suatu thimble yang terbuat dari kertas saring yang tebal atau di dalam suatu tabung yang terdapat di tengah bagian dari Soxhlet. Thimble

Gambar 2.3 Peralatan Sokhlet [28]

Intensitas pemanasan mengendalikan aliran pelarut melalui sistem. Soxhlet

dilengkapi dengan kondenser. Pelarut dikondensasikan kembali ke dalam bagian tengah dari peralatan. Suhu dari kondenser harus rendah untuk menghindari banyak pelarut yang hilang. Proses diulang dalam sejumlah proses ekstraksi, pelarut terakumulasi di bagian tengah dari peralatan secara berkala dikembalikan kembali ke dalam flask dimana pelarut dipanaskan. Efisiensi ekstraksi dengan menggunakan peralatan Soxhlet sangat baik (mendekati 100%), dan prosedurnya dapat dengan mudah digunakan untuk menganalisa secara kuantitatif dengan pemulihan yang baik [28].

2.3.1 Faktor-faktor yang Mempengaruhi Soxhlet Extraction

Ada 3 faktor yang dapat mempengaruhi kinerja dari metode Soxhlet extraction yaitu meliputi (1) Pemilihan pelarut, (2) Sifat Matriks, dan (3) Kondisi Operasi [29].

Air Keluar

Air Masuk

Thimble

Labu alas bulat

Hot plate

Sifon

2.3.1.1 Pemilihan Pelarut

Pemilihan pelarut yang tepat untuk ekstraksi harus dipilih dari target dengan menggunakan metode Soxhlet extraction. Pelarut yang berbeda akan meghasilkan ekstrak yield dan komposisi ekstrak yang berbeda. Penggunaan pelarut alternatif telah meningkatkan kesadaran lingkungan dan keamanan. Suatu pelarut alternatif terkadang ditambahkan agar meningkatkan polaritas dari fasa cair. Campuran pelarut akan meningkatkan yield dan kinetika ekstraksi [29]. Pelarut yang akan digunakan atas dasar sifat kelarutannya seperti ditunjukkan pada Gambar 2.4, jika pelarut saling larut maka pelarut tersebut tidak dapat digunakan, karena minyak tidak akan terpisah antara komponen polar dan polar / non polar dan non polar (bercampur) sesuai dengan pada tabel 2.9 [32].

Tabel 2.9 Polaritas Pelarut [32]

2.3.1.2 Sifat Matriks

Soxhlet extraction bergantung dari sifat matriks dan ukuran partikel ketika difusi internal sebagai tahap akhir selama proses ekstraksi [29].

2.3.1.3 Kondisi Operasi

Selama proses ekstraksi, solvent biasanya dipulihkan dengan cara evaporasi. Suhu ekstraksi dan evaporasi memiliki dampak dalam kualitas produk [29].

2.4 PELARUT PENGEKSTRAK

Sejumlah pelarut yang digunakan dalam ekstraksi adalah faktor lain yang dipertimbangkan. Pemilihan pelarut pengekstrak harus berdasarkan sifat alami dari sampel. Selain itu, efisiensi ekstraksi dan matriks yang tak larut, pemilihan ini harus mempertimbangkan aspek-aspek lain. Pelarut harus lebih banyak daripada jumlah sampel. Volume pelarut yang rendah terkadang berguna untuk menghasilkan konsentrasi yang lebih tinggi dalam penganalisaan [28].

Ada beberapa faktor spesifik yang dipertimbangkan dalam pemilihan

solvent yang meliputi: 1. Selektifitas

Kemampuan untuk menghilangkan dan konsentrat solute dari komponen lainnya [21].

Kepolaran Rumus Kelompok Pelarut

Non-Polar R-H Alkana Petroleum eter, heksana,

ligroin

Ar-H Aromatik Toluena

R-O-R Eter Dietil eter

R-X Alkil Halida Triklorometan, klorofom

R-COOR Ester Etil Asetat

R-CO-R Aldehida dan keton Aceton, MEK

R-NH2 Amina Piridina, Trietilamina

R-OH Alkohol MeOH, EtOH, IPA, Butanol

R-COHN2 Amida Dimetilfomida

R-COOH Asam Karboksilat Asam Etanoat

H-O-H Air

2. Ketersediaan

Pelarut harus tersedia selama proses ekstraksi [21]. 3. Kemampuan melarut dalam umpan

Diperlukannya pemulihan pelarut dari rafinat atau penyegaran kembali pelarut yang digunakan [21].

4. Perbedaan Densitas

Perbedaan densitas yang terlalu rendah antara fasa-fasa akan menghasilkan masalah dalam pemisahan. Perbedaan densitas yang terlalu tinggi dapat menyulitkan untuk menentukan proses ekstraksi yang terbaik yang diinginkan [21]. Dengan meningkatnya densitas, laju ekstraksi akan meningkat pada suhu yang konstan. Hasil ekstraksi akan berbeda untuk densitas yang sama pada suhu yang berbeda [27].

5. Sifat Fisik

Pelarut yang terlalu kental akan menghalangi perpindahan massa dan kapasitasnya. Tegangan permukaan yang terlalu rendah akan mendorong kearah masalah pengemulsian. Titik didih pelarut harus berbeda dengan titik didih solute [21].

6. Toksisitas

Toksisistas harus dipertimbangkan untuk kesadaran kesehatan dan kemurnian dari produk yang dihasilkan [21].

7. Tidak Bersifat Korosif

Disyaratkan menggunakan konstruksi material yang mahal untuk peralatan proses ekstraksi.

8. Mudah untuk dipulihkan

Pemulihan dan pemurnian pelarut yang sempurna dibutuhkan sebaik mungkin ketika pelarut dikembalikan lagi ke dalam ekstraktor untuk meminimalisasikan kehilangan banyak pelarut [21].

2.5 EDIBLE OIL

terbentuk dari mono dan dietil-gliserol, asam lemak bebas, fosfatida, sterol, fat-soluble, vitamin, tokoferol, pigmen, wax, dan fatty alcohol. Cara moderen dalam pemerosesan minyak nabati adalah melalui ekstraksi kimia dan menggunakan pelarut pengekstrak , suatu proses yang menghasilkan yield tertinggi dari minyak dalam waktu yang singkat [55]. Ada beberapa tahap pemerosesan minyak yang diperoleh dari biji yaitu: pemerosesan secara umum, degumming,

refining/netralisasi, bleaching, dan deodorization [56]. Untuk mengetahui edible oil dapat dilihat dari analisis yang dilakukan pada Tabel 2.10.

Tabel 2.10 Parameter Edible Oil

Parameter Standar Edible Oil

Bilangan Peroksida (meq/kg minyak) 10 [49]

Bilangan Iodin (g/mg) 80-109 [49]

Spesific gravity (SG) 0,9-1,16 [47]

Kadar Asam Lemak Bebas (%) 0,5-1% [46]

Refractive Index (200C) 1,457 [46]

Total Fenol (mg/g) 220 [46]