8 BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
Berikut ini adalah tinjauan pustaka dari uraian-uraian penelitian yang akan dilakukan untuk merestrukturisasi lemak kakao dengan minyak kelapa dan dengan minyak kemiri menggunakan lipase inti sawit, lipase kemiri dan lipase kakao.
2. 1 Lemak Kakao
Lemak kakao dibuat dari biji kakao dengan beberapa tahap proses yaitu fermentasi, perendaman, pengeringan, penggosengan, penghalusan dan pengepresan (Shukla, 2003). Kakao merupakan salah satu komoditas ekspor, berdasarkan data International Cacao and Coffee Organization (ICCK) saat ini kakao yang dihasilkan diperkirakan sebesar 3.3 juta ton. Menurut usahanya perkebunan kakao Indonesia dikelompokkan dalam 3 (tiga) kelompok yaitu; Perkebunan Rakyat 887.735 Ha, Perkebunan Negara 49.976 Ha dan Perkebunan Swasta 54.737 Ha. Pada periode 2000-2005, ekspor biji kakao dunia, Indonesia berada pada urutan ketiga penghasil kakao terbesar di dunia setelah Pantai Gading dan Ghana pada posisi 1 dan 2 dengan kapasitas produksi setiap tahunnya masing-masing mencapai 1.276 juta ton dan 586 ribu ton dan Indonesia 456 ribu ton (Dermoredjo dan Setyanto, 2008).
Produk kakao berupa coklat bukan hanya memiliki nilai nutrisi tetapi sering juga digunakan sebagai pengungkap perasaan, sebagai hadiah ucapan, tanda terima kasih dan sebagainya. Lemak kakao adalah formula yang termahal dan terpenting dalam pembuatan penyalut pada industri permen coklat karena sekitar 29.5% bahan penyusunnya adalah lemak kakao (Minifie, 1989, Wang, et.al.,
2006). Proses pembuatan coklat dapat dilihat pada Gambar 2.1.
9 Gambar 2.1 Proses Pembuatan Coklat
Pada gambar ditunjukkan bahwa coklat pasta digunakan untuk membuat coklat dengan menambahkan lemak kakao, juga bahan penambah lain seperti gula, susu, atau krem, emulsi, aroma, kemudian dicampur dengan menggunakan mixer. Hasil dari proses mixer tersebut kemudian dihaluskan dengan menggunakan refiner yang terdiri dari beberapa roll besi yang berputar dan hasil mixer dilewatkan pada roll tersebut sehingga diperolah adonan yang sangat halus. Proses selanjutnya adalah "conching", untuk memperoleh tekstur dan aroma coklat. Hasil dari proses conching kemudian di tempering, dengan melewatkan adonan pada proses pendinginan dan pemanasan kembali. Proses ini bertujuan untuk mencegah terjadinya perubahan warna dan timbulnya semacam jamur atau "fat bloom" pada coklat yang dihasilkan dengan mencegah terbentuknya kristal tertentu pada minyak coklat yang terkandung pada coklat itu sendiri. Adonan
10 tersebut kemudian dituangkan kedalam cetakan atau dicurahkan menggunakan proses "enrobing" yang kemudian didinginkan atau dibekukan dalam sebuah pendingin atau "cooling chamber". Coklat yang dihasilkan kemudian dikemas untuk kemudian didistribusikan ke penjual atau toko.
Komposisi lemak kakao dapat dilihat pada Tabel 2.1, dengan asam lemak jenuh stearat (33.2 %), palmitat (25.4%) dan asam lemak tak jenuh oleat (32.6%) yang tertinggi.
Tabel 2.1 Sifat-sifat Lemak kakao*
Sifat-sifat Nilai
Pengukuran Bilangan iod
Bilangan penyabunan Titik leleh
Komposisi asam lemak Asam miristat (14:10) Asam palmitat (16:0) Asam palmitoleat (16:1) Asam stearat (18:0) Asam oleat (18:1) Asam linoleat (18:2) Asam linolenat (18:3) 33-42 188-198 32-35oC 0.1 25.4 0.2 33.2 32.6 2.8 0.1 * (O`, Brien 2008)
Lemak kakao merupakan lemak nabati yang sangat penting pada industri coklat dan permen karena memiliki karakteristik fisik yang unik dari komposisi trigliserida (TG) yang tersusun terutama dari POS 55%, POP 5%, dan SOS 20%, dan memiliki kisaran titik leleh sekitar 32oC-35oC (Unduraga, et.al., 2001, Segall,
et.al., 2005, Shamsudin, et.al., 2006, Wang, et.al., 2006., Martinez, et.al., 2006, Liu, et.al., 2007), berhubung harga lemak kakao sangat mahal, karena itu selalu
dilakukan usaha untuk meningkatkan kemungkinan metode produksi yang lebih baik yaitu dengan membuat pengganti lemak kakao dari lemak nabati ataupun hewani (Kurniven, et.al., 2002, Osborn and Akoh, 2002).
11 Pengganti lemak kakao yang dihasilkan dapat berupa lemak kakao eqivalen (Abigor, 2003) yaitu pengganti lemak kakao yang mempunyai sifat fisik dan kimia yang sama dengan lemak kakao, sedangkan pengganti lemak kakao subtitusi yaitu lemak kakao yang hanya sifat fisiknya saja mirip dengan lemak kakao. Kualitas yang baik dari lemak kakao adalah keras pada suhu kamar, mempunyai titik cair yang sama dengan temperatur tubuh, dan mempunyai derajat kompatibilitas dengan lemak kakao dan lemak susu (Shukla, 1996, Sara, 1997,
Liu, et.al., 2007). Lemak yang tidak memiliki persamaan dengan lemak kakao
tetapi dapat digunakan dengan baik apabila dicampurkan dalam jumlah kecil pada lemak kakao atau coklat dapat disebut sebagai pengganti lemak kakao (cocoa
butter substitution) (Liu, et.al., 2007). Lemak ini dapat diproduksi dari minyak
kelapa, kelapa inti sawit, serta minyak kacang (Minifie, 1989).
2.2 Minyak Kelapa
Minyak kelapa diperoleh dari buah kelapa (cocos nucifera) yang merupakan minyak komersial yang penting dan termasuk golongan asam laurat. Asam laurat dari minyak kelapa ini sangat bersesuaian dengan lemak dan minyak lainnya, memiliki perbedaan temperatur yang rendah dari keadaan padat ke keadaan cair, memiliki kerapuhan yang tinggi pada keadaan padat dan baik digunakan sebagai pengganti lemak kakao (Shukla, 1997). Warna dari minyak kelapa bervariasi dari kuning jernih hingga kuning kecoklatan. Minyak kelapa memiliki asam lemak tak jenuh yang rendah, sehingga memiliki kestabilan oksidatif yang tinggi dan minyak ini dapat dihidrolisis 2-6 kali baru dapat dihasilkan rasa sabun yang tidak enak (O’Brien, 1998, Nandi, et.al., 2004).
Jenis asam lemak yang terkandung dalam minyak kelapa 92% adalah asam lemak jenuh terutama golongan rantai karbon sedang (medium chain fatty acid), sedangkan jenis asam lemak yang terkandung dalam minyak sayur lainnya (kedele, jagung, biji bunga matahari, biji kapok, canola, dll.) terdiri dari 18 atau lebih atom karbon dan sebagian besar adalah golongan asam lemak berantai karbon panjang (long chain fatty acid) dan umumnya mempunyai ikatan tak jenuh.
12 Minyak kelapa berdasarkan kandungan asam lemak digolongkan ke dalam laurat, karena kandungan asam laurat paling besar (48.2%) (O’Brien, 1998), mulai melebur pada temperature 23oC. Sifat-sifat minyak kelapa dapat dilihat pada Tabel 2.2 berikut:
Tabel 2.2 Sifat-Sifat Minyak Kelapa*
Sifat-sifat Nilai pengukuran
Indeks refraksi pada 40oC Bilangan penyabunan Bilangan Iod
Titik lebur (oC)
Indeks Lemak Padat (%) Pada 10.0 oC
21.1 oC 26.7 oC
Komposisi asam lemak Kaprilat C8:0 Kaprat C10:0 Laurat C12:0 Miristat C14:0 Palmitat C16:0 Palmitoleat C16:1 Stearat C18:0 Oleat C18:1 Linoleat C18:2 1448-1450 250-264 6.3-10.6 23-26 54.5 26.6 0.3 7.6 7.3 48.2 16.6 8.0 1.0 3.8 5.0 2.5 *O’Brien (1998)
Komposisi trigliserida dari minyak kelapa yang tertinggi terdiri dari LaLaLa (10%), LaLaM (18%), CLaLa (20%), CLaM(12%) dan LaMLa (11%), LaMP (3%), dimana C= kaprat, La= laurat, M=miristat, p=palmitat (Tan and Che Man, 2002; Ejededba, et.al, 2007), dari komposisi trigliserida menunjukkan bahwa ketiga asam lemak penyusun trigliserida adalah asam lemak jenuh dan terutama tersusun dari asam lemak rantai sedang (laurat).
Selama ini orang menghindari minyak kelapa karena pandangan yang salah mengenai diet lemak. Hingga saat ini hanya sekelompok kecil peneliti lemak yang mengetahui manfaat kesehatan yang luar biasa dari asam lemak rantai sedang yang ditemukan dalam minyak kelapa. Penduduk daerah tropis yang
13 mengkonsumsi minyak kelapa, lebih sehat dan hampir tidak ada serangan jantung, kanker, keluhan pencernaan dan gangguan prostat.
Dari hasil penelitian menunjukkan para ibu yang sedang menyusui yang mengkonsumsi minyak kelapa dan hasil produk olahan buah kelapa, kadar asam laurat, asam kaprik dan asam kaprilik dalam air susunya meningkat secara signifikan dibandingkan dengan para ibu yang tidak mengkonsumsi minyak kelapa, sehingga dapat memberikan perbandingan yang lebih baik kepada bayi yang sedang disusui.
Asam laurat meningkat secara signifikan hingga mencapai 50% dan kadar asam kaprik meningkat sekitar 8%. Air susu ibu yang mengandung kadar laurat dan asam kaprik semakin tinggi dipercaya semakin baik untuk melindungi sang bayi dari berbagai serangan infeksi virus dan berbagai kuman. Penggunaan minyak kelapa untuk memasak makanan akan meningkatkan ketahanan tubuh terhadap penyakit-penyakit yang mematikan. Di dalam tubuh manusia asam laurat diubah menjadi monolaurin, sebuah senyawa monogliserida yang bersifat antivirus, antibakteri dan antiprotozoa (Nandi, et.al., 2004).
2.3 Minyak Kemiri
Minyak kemiri dihasilkan dari biji kemiri yang dikenal dengan candle nut
oil. Tanaman kemiri (Aleuritus sp.) tersebar luas di daerah tropis dan subtropis.
Di Indonesia penghasil kemiri yaitu Sulawesi Selatan, Nusa Tenggara Timur, Aceh dan Sumatera Utara. Meskipun Sulawesi Selatan merupakan penghasil kemiri terbesar tetapi pengekspor kemiri terbesar adalah Sumatera Utara (Paimin,
1997, Koji, 2002). Indonesia memiliki luas perkebunaan kemiri sekitar 170.000
ha dan tahun 2003 menghasilkan 140.000 ton buah kemiri yang digunakan untuk konsumsi dan ekspor (Tarigan, et.al., 2007).
Dalam biji kemiri diperoleh sekitar 60% minyak kemiri yang banyak dimanfaatkan sebagai penyedap makanan dan obat-obatan. Menurut Swern
(1982), minyak kemiri dari Australia memiliki komposisi asam linoleat (48.5%)
sebagai omega-6 dan linolenat (28.5%) sebagai omega-3. Asam linoleat dan linolenat merupakan asam lemak esensial yaitu asam lemak yang tidak dapat disintesis oleh tubuh tetapi diperoleh dari makanan. Asam lemak linolenat
14 berperan dalam mencegah penyakit seperti jantung koroner yang merupakan salah satu penyebab kematian di dunia, kanker, dan tumor (Ohman, et.al., 2008). Asam linolenat ini juga terdapat dalam jumlah yang tinggi pada jaringan otak dan retina manusia, karena pertumbuhan dan perkembangan otak dan retina manusia terjadi selama dalam kandungan dan saat bayi, maka dapat dikatakan bahwa asam lemak linolenat (omega-3) berfungsi sebagai nutrien esensial pada awal pertubuhan manusia (Haumann, 1997; Ariffin, et.al., 2008) dan juga dapat meningkatkan rasa yang enak pada makanan (Fendi, 1997).
Untuk lengkapnya komposisi asam lemak dari minyak kemiri dapat dilihat pada Tabel 2.3, dibawah ini.
Tabel 2.3 Sifat-Sifat Minyak Kemiri *
Sifat-sifat Nilai pengukuran
Bilangan penyabunan Bilangan iod
Titik lebur
Komposisi asam lemak Asam palmitat (16:0) Asam stearat (18:0) Asam oleat (18:1) Asam linoleat (18:2) Asam linolenat (18:3) 192-200 160 2-4oC 5.50 6.70 10.5 48.5 28.5 *Swern (1982)
Biji kemiri mempunyai nilai ekonomi yang tinggi karena hampir semua makanan khas Indonesia menggunakan kemiri. Minyak kemiri dapat dipakai untuk bahan pembuatan sabun, kosmetik, obat tradisional dan lain-lain, minyak kemiri yang sifatnya mudah mengering bila dibiarkan diudara terbuka maka dalam industri dipakai dalam industri minyak pengering dan vernis, sedangkan ampas bijinya (hasil pengepresan) yang disebut dengan bungkil dapat dipakai sebagai pupuk yang sangat baik karena mengandung sekitar 8.5% nitrogen dan lebih dari 4% asam fosfat (Sunanto, 1994).
15 2. 4 Enzim Lipase
Enzim adalah protein yang berfungsi sebagai katalis (senyawa yang mempercepat proses terjadinya reaksi) dalam suatu reaksi kimia. Enzim bekerja dengan cara menempel pada permukaan molekul-molekul zat-zat yang bereaksi untuk kemudian mempercepat proses reaksi. Secara lebih jelas, enzim bekerja dengan cara menurunkan energi aktivasi yang dengan sendirinya akan mempermudah terjadinya reaksi, sehingga akan mempercepat jalannya reaksi. Enzim bekerja secara spesifik, yaitu setiap jenis enzim hanya dapat bekerja pada satu jenis senyawa atau reaksi kimia, hal ini disebabkan karena struktur kimia tiap enzim berbeda dan bersifat tetap, sebagai contoh enzim alpha amilase hanya dapat digunakan pada proses perombakan pati menjadi glukosa.
Aktivitas enzim dipengaruhi oleh beberapa faktor, diantaranya adalah suhu, pH, kofaktor dan inhibitor. Tiap-tiap enzim memiliki suhu dan pH (tingkat keasaman) yang berbeda-beda yang disebabkan karena strukturnya yang berbeda. Pada suhu optimum energi kinetik molekul-molekul yang bereaksi bertambah sehingga molekul-molekul yang bereaksi semakin banyak dan produk yang dihasilkan semakin besar, di atas suhu optimum aktivitas enzim akan turun karena terjadi denaturasi protein yang dapat merubah konformasi struktur sehingga enzim akan kehilangan sifat alamiahnya (Suhartono, 1989), sedangkan untuk pH optimum menunjukkan muatan gugus samping asam amino berada pada keadaan yang sesuai sehingga enzim sangat efisien dalam mempercepat reaksi biokimia yang spesifik (Nurhasanah dan Herasari, 2008). Kerja enzim juga dipengaruhi oleh kofaktor dan inhibitor.
Rao, et al., (2002) menyatakan bahwa enzim memiliki sifat khas yaitu: - sangat aktif, walaupun konsentrasi amat rendah
- sangat selektif
- bekerja pada keadaan reaksi yang ringan (tanpa suhu atau tekanan tinggi dan tanpa logam yang umumnya beracun).
Dewasa ini, enzim adalah senyawa yang umum digunakan dalam proses produksi. Enzim yang digunakan pada umumnya berasal dari enzim yang diisolasi dari bakteri. Penggunaan enzim dalam proses produksi dapat meningkatkan efisiensi yang kemudian akan meningkatkan jumlah produksi.
16 Lipase (triacylglycerol hydrolase, E.C. 3.1.1.3) merupakan enzim yang penting pada industri lemak dan minyak, yaitu untuk mengubah bentuk fisik dan kimia minyak dan lemak alami menjadi produk yang bernilai tambah lebih tinggi
(Elisabeth dan Siahaan, 2000, Ronne, T.H., et.al., 2005, Wang, et.al., 2006, Liu, et.al., 2007) sebagai contoh yang telah berhasil dengan baik yaitu modifikasi
minyak dari tumbuhan menjadi lemak kakao subtitusi yaitu minyak sawit dengan stearin kelapa sawit, ataupun dengan mengganti sebagian dengan lemak sapi, minyak bunga matahari yang dilakukan secara interesterifikasi enzimatis (Macrae, 1983; Forssell, et.al., 1992; Bloomer, et.al., 1990; Khumalo, et.al.,
2002).
Pemanfaatan enzim lipase di dalam industri pangan maupun non pangan semakin meningkat. Pada industri pangan, lipase banyak digunakan dalam industri susu (hidrolisis lemak susu), industri roti dan kue (meningkatkan aroma dan memperpanjang umur simpan), industri bir (meningkatkan aroma dan mempercepat fermentasi), industri bumbu (meningkatkan kualitas/tekstur), serta pengolahan daging dan ikan (meningkatkan aroma dan mengubah lemak). Sedangkan pada industri non pangan, lipase digunakan pada industri kimia dan obat-obatan (transesterifikasi minyak alami), industri oleokimia (hidrolisis lemak/minyak), industri detergen (melarutkan spot minyak/lemak), industri obat-obatan (mempermudah daya cerna minyak/lemak dalam pangan), kedokteran (analisis trigliserida dalam darah), industri kosmetik (mengubah lemak), dan industri kulit (mengubah lemak dalam jaringan lemak). Pemanfaatan lipase pada industri lemak dan minyak untuk mengubah bentuk fisik dan kimia minyak dan lemak alami menjadi produk yang bernilai tambah lebih tinggi (Khumalo, et.al.,
2002).
Lipase diklasifikasikan sebagai enzim hidrolase yang menghidrolisis trigliserida menjadi asam lemak bebas, gliserida parsial (monogliserida), digliserida dan gliserida (Macrae, 1983). Aplikasi lipase untuk hidrolisis, interesterifikasi dan esterifikasi telah menjadi objek penelitian, dengan perhatian utama pada aplikasi minyak dan lemak. Lipase dapat digunakan dengan baik sebagai biokatalis dalam proses biologis (Dosanjh and Kaur, 2002).
17 Sebagaimana dipaparkan di atas, beberapa produk pangan dapat diproduksi dengan menggunakan katalis enzim lipase. Beberapa produk pangan tersebut adalah emulsifier pangan (food grade emulsifier), pengganti lemak kakao (cocoa
butter substitute), minyak sawit berfluiditas tinggi (minyak sawit yang titik
keruhnya rendah) dan minyak sawit kaya asam lemak esensial. Dibandingkan dengan penggunaan proses kimiawi, proses enzimatis menggunakan lipase memiliki beberapa keuntungan (Jatmika, 1998) :
1. Enzim lipase tertentu mempunyai spesifisitas tertentu sehingga reaksi yang dikatalisnya lebih dapat diatur (diarahkan) sehingga produk yang dihasilkan lebih banyak jumlahnya dan sekaligus produk sampingnya sedikit.
2. Proses enzimatis berlangsung pada suhu rendah (bahkan pada suhu kamar yaitu sekitar 27oC) sehingga biaya operasional proses produksi lebih rendah karena proses enzimatis tidak memerlukan energi yamg besar.
3. Proses enzimatis dapat mengurangi biaya pengolahan limbah karena semua bahan yang digunakan dalam proses enzimatis bersifat biodegradable. Umumnya lipase bekerja sebagai katalis dalam menghidrolisis ikatan ester asam lemak, namun beberapa penelitian juga membuktikan bahwa lipase mampu mengkatalisis reaksi sintesis pada media lipida tanpa air/ non aqueous (Mukherjee, 1990). Beberapa tahun terakhir telah banyak dilaporkan tentang penggunaan lipase untuk proses hidrolisis atau sintesis pada minyak/lemak atau ester untuk menjadi produk-produk modifikasi yang bernilai tambah tinggi. Umumnya lipase yang digunakan merupakan lipase mikrobial dan telah banyak jenis lipase ini yang telah diproduksi secara komersial. Namun, aplikasi reaksi enzimatis pada skala industri terkendala oleh harga lipase mikrobial yang mahal. Hal ini disebabkan oleh produksi lipase mikrobial yang membutuhkan biaya lebih tinggi dibandingkan enzim ekstraseluler lainnya seperti protease dan karbohidrase, karena hasil fermentasinya yang relatif rendah. Dengan demikian perlu upaya untuk memperoleh sumber lipase lain yang harganya lebih murah.
Pemanfaatan bahan tumbuhan sebagai sumber lipase memiliki keunggulan dari sisi harga dan ketersediaannya, dibandingkan dengan lipase mikrobial atau hewani. Terdapat beberapa jenis bahan tumbuhan yang diketahui memiliki aktivitas lipase yang tinggi, antara lain dedak padi, getah pepaya, biji gandum,
18 umbi kentang, serta kecambah biji-bijian (Elisabeth, dkk, 1998). Pada metabolisme biji-bijian, lipase berperan dalam menghidrolisis cadangan minyak atau lemak untuk persediaan energi dan sumber rangka karbon pada tumbuhan embrio (Mukherjee, 1994). Namun disisi lain, lipase juga merupakan penyebab utama kerusakan minyak dan lemak yang berasal dari biji-bijian selama penyimpanan.
Aktivitas lipase pada jaringan tanaman umumnya sebagian besar terdapat pada biji dan buah, karena dalam biji dan buah pada sejumlah tumbuhan mengandung lipid dalam jumlah yang sangat banyak dan merupakan bentuk cadangan energi bagi tumbuhan tersebut untuk digunakan pada saat pengecambahan. Pada proses metabolisme biji-bijian, lipase berperan dalam menghidrolisis cadangan minyak atau lemak untuk persediaan energi dan sumber rangka karbon pada pertumbuhan embrio (Harbone, 1996). Komposisi cadangan energi yang terkandung pada beberapa jenis biji-bijian dapat dilihat pada Tabel 2.4. berikut:
Tabel 2.4 Komposisi Cadangan Energi Pada Beberapa Jenis Biji- Bijian*
Spesies Komposisi (%)
Minyak Protein Karbohidrat
Biji jarak (Ricinus communis) 64 18 10
Biji sawit (Elaeis guineensis) 49 9 28
Kacang Brazil (Bartholletia excelsa) 62 14 4
Kacang tanah (Arachis hypogea) 48 31 12
Biji bunga matahari (Helianthus annus) 45 25 2
Kacang kedelai (Glycine max) 17 37 26
Minyak biji lobak (Brassica napus) 48 21 19
*(Eastmon and Graham, 2001)
Beberapa penelitian menunjukkan bahwa lipase tumbuhan merupakan biokatalis prospektif untuk modifikasi minyak dan lemak, seperti lipase getah pepaya yang diketahui memiliki aktivitas protease untuk menghidrolisis protein, dapat digunakan pada sintesis lemak rendah kalori dengan proses transesterifikasi (Foglia dan Villeneuve, 1997). Lipase dari rapeseed juga telah digunakan untuk sintesis minyak kaya asam γ-linolenat dari minyak evening primrose (Mukherjee,
19
1994), serta memperlihatkan aktivitas yang tinggi pada proses reaksi esterifikasi
dan interesterifikasi (Jachmanian dan Mukherjee, 1996).
2.5 Modifikasi Minyak dan Lemak
Minyak dan lemak yang berasal dari alam mempunyai keterbatasan dalam hal penggunaannya, misalnya minyak nabati mempunyai keterbatasan dalam aplikasi disebabkan komposisinya yang spesifik. Guna memperluas penggunaan minyak nabati dimodifikasi untuk memperoleh sifat-sifat yang diinginkan, biasanya dalam hal sifat pencairan, stabilitas terhadap oksidasi, kandungan poly
unsaturated fatty acid (PUFA) dan sifat kristalisasi (Silalahi, 2000). Modifikasi
minyak/lemak dapat menyebabkan perubahan komposisi dan distribusi asam lemak dalam molekul trigliserida menjadi bentuk dan lemak yang baru sehingga menghasilkan sifat-sifat yang berbeda dengan sifat sebelumnya (Silalahi, 1999).
Modifikasi lemak yang umum digunakan adalah blending yaitu mencampur secara fisik dua jenis minyak atau lebih pada suhu kamar dimana peningkatan titik cair dapat tercapai dengan menambahkan minyak yang mempunyai titik cair tinggi ke dalam campuran minyak (Moussata and Akoh, 1998), fraksinasi digunakan untuk memisahkan fraksi-fraksi yang tidak diinginkan dan juga untuk menghasilkan fraksi untuk tujuan khusus atau untuk pengolahan lebih lanjut dengan beberapa metode lain, hidrogenasi yaitu proses industri yang bertujuan untuk penjenuhan ikatan rangkap dari rantai karbon asam lemak pada minyak atau lemak, dan interesterifikasi (Willis, et.al, 1998; Silalahi, 1999; Silalahi, 2004;
Kellens, 2000; Indris and Mat Dian, 2005; Mat Dian, et.al., 2006).
2.5.1 Interesterifikasi
Interesterifikasi merupakan reaksi suatu ester dengan ester lainnya atau ester
interchange. Pengaruh interesterifikasi terhadap minyak atau lemak sangat
tergantung komposisi dan distribusi asam lemak. Campuran lemak yang memiliki kandungan asam lemak jenuh yang tinggi dengan minyak cair akan menurunkan titik lebur melalui penataan ulang secara acak karena asam-asam lemak dari lemak jenuh menjadi terdistribusi secara luas (Silalahi, 2002). Metode ini merupakan salah satu alternatif proses yang dapat digunakan untuk menghindari
20 terbentuknya isomer trans, bahkan menghasilkan lemak zero trans (bebas isomer trans) (Petrauskate, et.al., 1998; Berger and Idris, 2005; Indris and Mat Dian,
2005).
Dalam trigliserida, interesterifikasi dapat berlangsung baik pertukaran intramolekuler maupun intermolekuler. Relokasi asam lemak dalam molekul trigliserida yang sama disebut sebagai intraesterifikasi. Perpindahan secara acak dan pertukaran asam lemak diantara molekul-molekul trigliserida hingga tercapai keseimbangan disebut interesterifikasi (Silalahi, 1999, Lee, et.al., 2008).
Interesterifikasi tidak mempengaruhi derajat kejenuhan asam lemak atau menyebabkan terjadinya isomerisasi asam lemak yang memiliki ikatan ganda. Jadi dapat dikatakan bahwa reaksi interesterifikasi tidak akan mengubah sifat dan profil asam lemak yang ada, tetapi mengubah profil lemak atau minyak karena memiliki susunan trigliserida yang berbeda.
Reaksi pertukaran ester melibatkan pertukaran asam radikal dari satu ester yang lainnya. Berkaitan dengan trigliserida, pertukaran ester atau pengaturan kembali dapat menjadi dua tipe yaitu random (acak) dan directed. Dalam penyusunan secara acak, asam lemak bergerak dari satu posisi ke posisi yang lain dalam triasilgliserol tunggal atau dari satu triasilgliserol yang lain. Berikut ini disajikan bagan reaksi pertukaan ester pada Gambar 2.2 (Husum, et.al., 2007)
Gambar 2.2 Reaksi Pertukaran Ester
Interesterifikasi dapat tejadi dengan adanya katalis kimia (interesterifikasi kimia) atau dengan adanya biokatalis enzim (interesterifikasi enzimatis).
21 a. Interesterifikasi Kimia
Interesterifikasi kimia menghasilkan suatu randomisasi gugus asil dalam trigliserida. Perbedaan dalam reaktifitas asam lemak tertentu dan variasi dalam laju esterifikasi telah digunakan untuk menjelaskan randomisasi yang terjadi (Willis, et.al., 1998).
Interesterifikasi secara kimia telah umum diterapkan. Katalis yang paling baik adalah logam alkali seperti natrium, potassium dan campurannya dan alkoksida natrium metilat atau natrium metoksida. Lebih jelasnya dapat dilihat pada Gambar 2.3. berikut:
Gambar 2.3 Reaksi Interesterifikasi dengan menggunakan Katalis Kimia
Pada gambar terlihat pergantian posisi setiap asam lemak terjadi acak yaitu dapat menempati baik posisi 1,2 ataupun 3.
b. Interesterifikasi enzimatis
Lipase merupakan enzim yang dapat mengkatalisis reaksi interesterifikasi. Enzim yang terutama dihasilkan dari bakteri, khamir dan fungi ini mengkatalisis hidrolisis triasilgliserol, diasilgliserol dan monoasilgliserol dan menghasilkan asam lemak bebas. Akumulasi produk hidrolisis berlangsung terus hingga tercapai suatu keseimbangan (Willis, et al., 1998).
22 Interesterifikasi dengan katalis lipase mempunyai beberapa kelebihan dibandingkan dengan katalis kimia, karena (a) enzim dapat terurai di alam sehingga tidak merusak lingkungan, (b) enzim berfungsi pada kondisi reaksi yang ringan sehingga terhindar dari pembentukan produk samping, (c) reaksinya efisien dan mudah dikontrol dan (d) sifat spesifitas dari lipase terhadap substratnya
(Wilis, et al., 1998, Yang, T., et.al., 2003). Reaksi untuk lipase spesifik 1,3
ditunjukkan seperti Gambar 2.2 di atas.
Keuntungan interesterifikasi dengan katalis enzim dibanding katalis kimia juga dapat dilihat pada Gambar 2.4 dan 2.5 dibawah ini (Greyt, 2004; Husum,
et.al., 2007).
Gambar 2.4 Kerja Katalis Kimia
Gambar 2.5. Kerja Katalis Enzim
Dari perbedaan sistem kerja antara katalis kimia dan katalis enzim menunjukkan bahwa dengan katalis enzim biaya yang dikeluarkan lebih rendah karena prosesnya memerlukan empat tahap kerja, dibanding secara kimia dengan lima tahap pengerjaan, interesterifikasi enzimatis lebih spesifik, kondisi reaksi yang lebih sederhana dan hasil sisa yang lebih sedikit dibanding secara interesterifikasi kimia (Undurraga, et.al ., 2001, Mat Dian, et.al., 2006, Husum,
et.al., 2007). Perlakuan awal Reaksi katalis NaOCH3 Perlakuan awal Reaksi dgn enzim lipase Nonakti-vasi enzim Deodori-sasi Recovery katalis Pemuca-tan Deodori-sasi
23 2.6 Asam Lemak Trans
Asam lemak tidak jenuh yang terdapat di dalam minyak dapat berada dalam dua bentuk yaitu isomer cis dan trans. Asam lemak tak jenuh dapat berada alami biasanya berada sebagai asam lemak cis, hanya sedikit bentuk trans. Jumlah asam lemak trans dapat meningkat di dalam makanan berlemak terutama margarin akibat dari proses pengolahan yang ditetapkan. Struktur cis dan trans asam oleat dapat dilihat pada Gambar 2.6 berikut:
Gambar 2.6 Struktur Cis dan Trans Asam Oleat
Pada prinsipnya sumber asam lemak trans dalam makanan adalah lemak/minyak pada proses hidrogenasi parsial yang digunakan sebagai bahan makanan atau sebagai bahan campuran dalam masakan seperti dalam penggorengan. Konsumsi lemak hasil hidrogenasi/asam lemak trans memberikan efek pada resiko penyakit kardiovascular atau jantung yang memberikan efek meningkatkan kolesterol jahat (Han, et.al., 2002, Hunter, 2006). Sebelumnya keberadaan asam lemak trans dalam lemak hidrogenasi dalam produk margarin
24 dianggap menguntungkan karena memiliki titik leleh yang lebih tinggi ( sama dengan asam lemak jenuh) dibanding bentuk cis, karena lebih stabil dan lebih tahan terhadap oksidasi. Tetapi pada tahun 1990, penelitian tentang asam lemak trans meningkat karena pengaruh negatif dari asam lemak tersebut yang dapat meningkatkan penyakit jantung koroner (Subbaiah, et.al., 1998; Oomen, et.al.,
2001).
Selain proses hidrogenasi asam lemak trans juga terbentuk dalam pengolahan minyak (refinary) dan proses penggorengan (deep frying). Asam lemak trans juga terdapat dalam jumlah yang rendah dalam produk alami seperti daging dan susu sebagai hasil fermentasi dari bakteri pada hewan rumensia (Silalahi, 1999; Silalahi dan Tampubolon, 2002). Perubahan cis menjadi trans terjadi pada suhu 180oC dan akan meningkat dengan kenaikan suhu. Produk donat, biskuit dan produk lainnya yang menggunakan lemak pelembut (shortening) akan menjadi sumber asam lemak trans dalam makanan sehari-hari (Oomen, et.al., 2001, Silalahi dan Tampubolon, 2002; Wardlaw and Kessel,
2002). Sekitar 90% asam lemak trans yang dikonsumsi setiap hari berasal dari
tumbuhan produk utama nabati yang digoreng khususnya makanan yang siap saji (fast food) dan sekitar 10% asam lemak trans disumbangkan dari produk susu, daging lembu dan mentega. Amerika serikat sekitar 20% asam lemak trans disumbangkan dari konsumsi margarin, Kanada setiap orang setiap harinya mengkonsumsi sekitar 8.4 g atau sekitar 3.7% asam lemak trans dari total energi (Subbaiah, et.al, 1998).
Dari hasil penelitian Matsuzaki, et.al. (2002) terhadap margarin pada 11 negara dipasaran menunjukkan bahwa kandungan asam lemak trans, positif ada pada semua negara, negara Austria, Hungarya, Swedia, Finlandia menunjukkan kandungan asam lemak trans cukup rendah yaitu 3%, sedangkan Jepang, Polandia dan Norwegia mencapai 20%, begitu juga dengan Amerika mencapai 20%, hal ini didukung data bahwa rendahnya kandungan asam lemak trans ditunjukkan dari komposisi asam lemak jenuh yang cukup tinggi, yang memiliki kestabilan oksidatif yang tinggi pula sedangkan kandungan asam lemak trans yang tinggi ditunjukkan komposisi asam lemak jenuh yang rendah dan komposisi asam lemak
25 tak jenuh ganda yang cukup tinggi, sehingga posisi cis pada asam lemak jenuh ganda dapat berisomerisasi pada proses pengolahan produk.
Keberadaan asam lemak trans di dalam makanan menimbulkan dampak negatif terhadap kesehatan yaitu sebagai pemicu penyakit jantung koroner (PJK). Pengaruh negatif asam lemak trans dengan mempengaruhi kadar low density
lipoprotein (LDL) yang disebut kolesterol jahat, LDL ini adalah kolesterol yang mengangkut paling banyak kolesterol di dalam darah, kadar LDL yang tinggi akan menyebabkan mengendapnya kolesterol dalam arteri dan high density lipoprotein (HDL) yang dikenal sebagai kolesterol baik, kolesterol HDL mengangkut kolesterol lebih sedikit, dapat membuang kelebihan kolesterol jahat di pembuluh darah arteri kembali ke hati untuk diproses dan dibuang. Jadi HDL mampu mencegah kolesterol mengendap di arteri dan melindungi (proteksi) dari aterosklerosis (terbentuknya plak pada dinding pembuluh darah). Dengan mengkonsumsi asam lemak trans akan menaikkan kadar LDL dan menurunkan HDL (Idris and Mat Dian, 2005, Hunter, 2006). Mekanisme asam lemak trans menurunkan kadar HDL ialah dengan menghambat aktivitas lechitin cholesterol
acyl transferase (LCAT). Rasio LDL/HDL merupakan peramal dan faktor resiko
PJK yang relevan dibandingkan dengan faktor resiko lainnya seperti kadar total kolesterol, semakin tinggi rasio LDL/HDL diatas nilai ideal (4), maka semakin tinggi resiko PJK (Silalahi, 2002).
Asupan yang tinggi asam lemak trans juga akan menggangu metabolisme omega-3 yang berfungsi untuk fungsi otak dan penglihatan, untuk ibu hamil akan mempegaruhi metabolisme asam lemak esensial yang akan menggangu janin (Wardlaw and Kessel, 2002). Pengaruh asam lemak trans tergantung pada kadarnya, kadar tinggi (diatas 6% dari total energi) sangat berbahaya, kadar rendah (2%) dan sedang (4.5%) tidak akan berbahaya jika dikonsumsi bersamaan dengan asam lemak tak jenuh ganda, karena efek negatif dari asam lemak trans akan ditiadakan oleh asam lemak tak jenuh ganda tersebut, juga pengaruh negatif asam lemak trans dipengaruhi konsumsi asam linoleat yang rendah karena asam lemak trans ini akan menghambat biosintesis arahidonat yang sangat dibutuhkan untuk pertumbuhan jaringan (Judd, et.al., 1994).
26 Untuk menekan jumlah kolesterol (LDL = kolesterol buruk) pada darah yang bisa memicu penyakit jantung koroner dan stroke para pakar teknologi pangan juga sedang mengembangkan mentega bebas lemak trans (trans-free
margarine), upaya ini ditempuh karena margarin yang beredar selama ini
mengandung asam lemak trans yang meningkatkan LDL, sekaligus menurunkan kadar HDL.
Para ilmuwan telah membuktikan bahwa konsumsi pangan rendah atau tanpa lemak trans mampu mengurangi resiko penyakit jantung dan stroke. Karena itu, tren konsumsi pangan di negara-negara maju sudah beralih pada jenis bahan yang rendah atau bebas lemak trans ini (Hunter, 2006) dan sejak 1 Januari 2006, negara-negara Eropah telah mencantumkan kandungan asam lemak trans dalam produk makanan mereka, sebelumnya Denmark telah memulainya dengan kadar maksimum dalam makanan hanya 2g/100g (Talbot, et.al., 2007).
Menurut Silalahi dan Tampubolon (2002), setiap peningkatan 5% asupan energi dari asam lemak jenuh akan menaikkan resiko penyakit jantung koroner (PJK) sebesar 17%, sedangkan setiap kenaikkan 2% asupan energi dari asam lemak trans akan meningkatkan resiko 93%, di pihak lain dengan asupan 5% asam lemak tak jenuh akan menurunkan resiko PJK sebesar 42%, sedangkan penggantian 2% asam lemak trans dengan asam lemak cis akan mengurangi 53% resiko PJK.
Pada industri minyak dan lemak dewasa ini, seperti di Eropah, produksi asam lemak trans harus ditekan sekecil mungkin atau tidak ada sama sekali (Michels and Sacks, 1995). Pada mulanya proses pembuatan lemak kakao melalui proses hidrogenasi yang menggunakan pemanasan dengan suhu tinggi dengan adanya hidrogen elementer yang dibantu oleh suatu katalisator logam, biasanya menggunakan nikel. Hasil hidrogenasi parsial ialah a). terjadinya penjenuhan dari asam lemak tak jenuh, b) isomerisasi ikatan rangkap bentuk cis (alami) menjadi bentuk isomer trans, dan c) perubahan posisi ikatan rangkap. Perubahan ini terutama akan menaikkan titik leleh, berarti mengubah minyak cair menjadi lemak setengah padat yang sesuai dengan kebutuhan. Pada awalnya, keberadaan asam lemak trans di dalam lemak terhidrogenasi dianggap menguntungkan karena mempunyai titik leleh yang lebih tinggi (sama dengan titik leleh asam lemak
27 jenuh) daripada bentuk cis, lebih stabil, lebih tahan terhadap pengaruh oksidasi. Akhir-akhir ini ditemukan suatu cara untuk memperoleh lemak margarin dari minyak nabati melalui reaksi interesterifikasi (Petrauskaite, et.al., 1998, Yang T,
Xu, X, 2001). Lemak margarin yang dihasilkan tidak mengalami penjenuhan
lemak; perubahan titik lebur terjadi semata karena pertukaran posisi asam lemak di dalam molekul trigliserida tanpa perubahan komposisi asam lemak dan tidak mengandung asam lemak trans.
