OPTIMASI PRODUKSI DAG DARI CRUDE PALM OIL

SECARA GLISEROLISIS ENZIMATIS SISTEM KONTINU

Oleh

Yuniasari

062110011

JURUSAN KIMIA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS PAKUAN

BOGOR

2013

i

DAFTAR ISI

DAFTAR ISI ............................................................................................................ i

DAFTAR GAMBAR .............................................................................................. ii

DAFTAR TABEL .................................................................................................. iii

BAB I PENDAHULUAN ....................................................................................... 1

1.1 Latar Belakang ................................................................................................. 1

1.2 Rumusan Masalah............................................................................................ 1

1.3 Hipotesis .......................................................................................................... 2

1.4 Tujuan Penelitian ............................................................................................. 2

1.5 Manfaat Penelitian ........................................................................................... 2

BAB II TINJAUAN PUSTAKA ............................................................................. 3

1.1 Diasilgliserol ................................................................................................... 3

1.2 Crude Palm Oil (CPO) ................................................................................... 5

1.3 Gliserolisis menggunakan Enzim Lipase ........................................................ 6

DAFTAR PUSTAKA ............................................................................................. 7

ii

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Struktur isomer diasilgliserol ............................................................. 3

iii

DAFTAR TABEL

Tabel 1.2.1 Komposisi CPO ................................................................................... 5

1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Diasilgliserol (DAG) dikenal sebagai minyak sehat (healthy oil) karena

dapat mengurangi trigliserida dalam serum darah, mencegah akumulasi lemak

dalam tubuh, dan memperbaiki rasio kolesterol serum darah (Yasunaga et al.,

2001 dalam Panji dkk., 2011). Reyes et al. (2008) melaporkan bahwa konsumsi

minyak yang diperkaya dengan DAG selama lima minggu tidak meningkatkan

kandungan plasma sehingga dapat mengurangi risiko serangan jantung.

Menurut para peneliti KAO corp. produksi DAG dapat dilakukan dengan

dua tahap yaitu hidrolisis minyak kelapa sawit menggunakan teknologi Colgate-

Emmery dan dilanjutkan dengan proses esterifikasi asam lemak bebas dengan

gliserol menggunakan teknologi biokatalis. Teknologi produksi dua step ini

mengakibatkan harga minyak goreng DAG sangat mahal yaitu 11 kali lipat

minyak goreng konvensional.

Alternatif lain, Diasilgliserol dapat diproduksi secara kimiawi dari minyak

atau lemak nabati dengan gliserol pada suhu tinggi (240-260oC) menggunakan

katalis anorganik seperti natrium hidroksida, kalium hidroksida, atau kalsium

hidroksida. Namun, teknik tersebut memiliki kelemahan, yaitu pemakaian energi

yang cukup tinggi, terbentuknya produk samping hasil reaksi peroksidasi dan

polimerisasi yang bersifat toksik bagi kesehatan manusia, serta produk yang

diperoleh berwarna gelap (Elisabeth et al., 1999).

Diasilgliserol dapat diproduksi dengan cara gliserolisis Crude Palm Oil

(CPO) menggunakan enzim lipase spesifik 1,3-gliserida. Kandungan DAG dalam

CPO dapat ditingkatkan dari sekitar 4-5% menjadi 29 % setelah proses gliserolisis

(Tri-Panji et al., 2008).

1.2 Rumusan Masalah

Penelitian sebelumnya yang dilakukan oleh Tri Panji dkk., untuk produksi

DAG dilakukan proses gliserolisis enzimatis dalam medium gliserolisis pada suhu

37oC, dengan substrat CPO 3 g, gliserol 0,8 g, pelarut heksana 40 mL, bufer Tris-

HCl pH 7.0 50 mL dan ekstrak kasar lipase 10 μL serta waktu inkubasi selama 18

2

jam menghasilkan 20,76 % DAG. Dari data ini, akan dilakukan penelitian lanjutan

dproses gliserolisis enzimatis sistem kontinu yang diharapkan akan meningkatkan

produksi DAG.

1.3 Hipotesis

Proses gliserolisis enzimatis sistem kontinu akan mengoptimalkan

produksi DAG dari CPO.

1.4 Tujuan Penelitian

a. Memperoleh medium gliserolisis terbaik untuk optimasi produksi DAG dari

CPO secara gliserolisis enzimatis sistem kontinu.

b. Mengetahui pengaruh waktu proses gliserolisis enzimatis sistem kontinu.

1.5 Manfaat Penelitian

Memperoleh metode optimum produksi DAG dari CPO secara gliserolisis

enzimatis sistem kontinu yang dapat digunakan oleh produsen DAG di Indonesia.

3

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

1.1 Diasilgliserol

Diasilgliserol (DAG) merupakan senyawa ester dari gliserol dimana

terdapat dua gugus yang teresterifikasi oleh asam lemak. DAG ini dapat

dibedakan berdasarkan isomernya yaitu sn-1,2(2,3)- DAG dan sn- 1,3-DAG. Sn-

1,3-DAG merupakan jenis komersial yang biasa dikembangkan. Struktur isomer

DAG dapat dilihat pada Gambar 2.1.

Gambar 2.1 Struktur isomer diasilgliserol (Yasukawa and Katsuragi, 2004)

Diasilgliserol dapat diproduksi secara kimiawi dari minyak atau lemak

nabati dengan gliserol pada suhu tinggi (240-260oC) menggunakan katalis

anorganik seperti natrium hidroksida, kalium hidroksida, atau kalsium hidroksida.

Namun, teknik tersebut memiliki kelemahan, yaitu pemakaian energi yang cukup

tinggi, terbentuknya produk samping hasil reaksi peroksidasi dan polimerisasi

yang bersifat toksik bagi kesehatan manusia, serta produk yang diperoleh

berwarna gelap (Elisabeth et al., 1999). Selain itu, proses suhu tinggi akan

merusak senyawa-senyawa minor dalam CPO seperti tokoferol, tokotrienol dan

karoten. Untuk mengatasi hilangnya senyawa minor dalam produksi MAG dan

DAG, Hasanuddin et al. (2003) mengembangkan proses etanolisis pada suhu

ruang. Namun, proses pemecahan ikatan ester pada minyak dengan proses kimia

berlangsung secara acak sehingga produk DAG murni sulit diperoleh.

DAG atau juga biasa disebut digliserida merupakan jenis minyak yang

direkomendasikan oleh ahli kesehatan karena tidak menyebabkan penumpukan

jaringan lemak dalam tubuh ketika dikonsumsi berlebih. Flickinger dan Matsuo

(2003) menyatakan bahwa dalam pengujian terhadap hewan dan manusia, sn-1,3-

DAG berperan signifikan terhadap penurunan berat badan dan menghalangi

terakumulasinya lemak dalam tubuh. Lebih lanjut disebutkan hal ini kemungkinan

4

disebabkan oleh perbedaan cara penyerapan atau metabolisme antara DAG dan

TAG.

TAG (Triasilgliserol) adalah minyak/lemak yang biasa kita konsumsi dan

menyebabkan penumpukan lemak di jaringan adiposa. Metabolisme TAG dalam

tubuh akan menghasilkan 2-monoasilgliserol (2-MAG) yang akan sangat mudah

tersusun kembali menjadi triglyceride chylomicron yang merupakan komponen

jaringan lemak tubuh. Berbeda dengan TAG, pemecahan sn-1,3-DAG akan

menghasilkan sn-1(3)-monoasilgliserol. Sn-(1(3)-MAG) yang tidak akan tersusun

kembali menjadi jaringan lemak di dalam tubuh (Yasukawa and Katsuragi, 2004).

Sedangkan 2- monoasilgliserol (2-MAG) merupakan substrat alami dalam

pembentukan TAG kembali dalam sel yang kemudian terakumulasi dalam

jaringan sel. (Kondo et.al, 2003).

Menurut Yasunaga et al. (2001), DAG dimetabolisme secara efisien oleh

tubuh sebagai sumber energi sehingga mencegah akumulasi lemak dalam badan.

Selain itu, DAG juga dapat menurunkan low density lipoprotein (LDL),

trigliserida dan inhibitor plasminogen. Selain sebagai minyak sehat, campuran

DAG dan monoasilgliserol (MAG) juga dapat digunakan untuk surfaktan

makanan (Andarwulan dkk., 2008) dan bahan anti mikroba (Nuraida dkk., 2008).

Studi klinis yang dilakukan oleh para peneliti menunjukkan bahwa

diasilgliserol, khususnya pada isomer 1,3, memiliki efek metabolisme yang

berbeda dengan minyak konvensional yang kaya akan triasilgliserol (TAG).

Ketika emulsi lemak ditelan, konsentrasi TAG dalam darah meningkat dan

mencapai puncaknya sekitar empat jam setelah makan, kemudian akan turun

secara berangsur-angsur. Kadar TAG dalam darah yang terlalu tinggi akan

menyebabkan hiperlipidemia yang beresiko pada penyakit kardiovaskular.

Sebaliknya, pengonsumsian minyak DAG dalam jangka panjang memiliki efek

menurunkan kadar lemak tubuh. Studi yang dilakukan Yamada menunjukkan

perbedaan penurunan berat yang signifikan ketika minyak DAG digunakan dalam

diet lemak, dibandingkan pada penggunaan TAG (Yamada et al., 2005 dalam

Panji dkk., 2011).

5

1.2 Crude Palm Oil (CPO)

Crude Palm Oil (CPO) berasal dari tubuh buah tanaman kelapa sawit.

CPO dapat digunakan sebagai bahan baku baik dalam industri pangan maupun

oleokimia. CPO dihasilkan dari ekstraksi buah kelapa sawit yang mengandung

asam lemak bebas, dengan proses lebih lanjut CPO dapat dipisahkan menjadi

fraksi olein dan fraksi stearin. Fraksi olein biasanya digunakan sebagai minyak

makan, minyak goreng, margarin dan biskuit. sedangkan fraksi stearin bila

dicampur dengan asam lemak dapat digunakan sebagai bahan baku sabun, serat

krayon dan lilin (Farida, 1998).

Tabel 1.2.1 Komposisi CPO

Jenis Asam Lemak Kadar (%)

Asam Laurat (C12 : 0) 0 – 0.4

Asam Miristat (C14 : 0) 0.6 – 1.7

Asam Palmitat (C16 : 0) 41.1 – 47.0

Asam Stearat (C18 : 0) 3.7 – 5.6

Asam Oleat (C18 : 1) 38.2 – 43.6

Asam Linoleat (C18 : 2) 6.6 – 11.9

Asam Linolenat (C18 ; 3) 0.0 – 0.6

(Hartley, 1997)

Salah satu produk olahan CPO yang mempunyai nilai ekonomi tinggi

adalah diasilgliserol (DAG). Diasilgliserol dikenal sebagai minyak sehat (healthy

oil) karena dapat mengurangi trigliserida (TG) dalam serum darah, mencegah

akumulasi lemak dalam tubuh, dan memperbaiki rasio kolesterol serum darah

(Yasunaga et al., 2001). Reyes et al. (2008) melapor-kan bahwa konsumsi minyak

yang diperkaya dengan DAG selama lima minggu tidak meningkatkan kandungan

plasma TG sehingga dapat mengurangi risiko serangan jantung. Harga minyak

sehat dapat mencapai 5-7 kali dari harga minyak goreng biasa. Campuran DAG

dan monoasilgliserol (MAG) juga merupakan surfaktan non-ionik untuk bahan

peng-emulsi dan penstabil pada produk-produk pangan dan kosmetika

(Hasanuddin et al., 2003).

6

1.3 Gliserolisis menggunakan Enzim Lipase

Gliserolisis adalah reaksi antara trigliserida dengan gliserol untuk

memproduksi Mono- dan Diasilgliserol. Reaksi gliserolisis akan berjalan lambat

jika dilakukan tanpa menggunakan katalis. Untuk mendapatkan konversi yang

tinggi dengan waktu yang relative singkat perlu adanya bantuan katalis. Reaksi

dapat dijalankan dengan adanya katalis asam maupun katalis basa. Reaksi dengan

katalis basa biasanya lebih cepat. (Kimmel, 2004). Katalis yang biasa digunakan

dalam gliserolisis ini adalah NaOH. Kelemahan reaksi gliserolisis dengan

menggunakan katalis logam alkali adalah suhu reaksi cukup tinggi yaitu 220–2500

C. Temperatur yang tinggi ini menyebabkan produk yang dihasilkan berwarna

gelap dan terbentuk bau yang tidak diinginkan (Noureddini et al, 2004).

Alternatif lain dalam produksi DAG adalah dengan proses gliserolisis

enzimatis menggunakan lipase sebagai biokatalisator. Pemanfaatan enzim lipase

sebagai katalis memiliki beberapa keuntungan, yaitu spesifitas yang tinggi,

kondisi operasional pada suhu dan tekanan yang cukup rendah, biaya pengolahan

limbah yang relatif lebih murah, dan produk yang dihasilkan lebih aman. Lipase

berdasarkan sifat spesifitasnya dibagi dua jenis yaitu non spesifik dan spesifik.

Lipase non spesifik akan menghidrolisis triasilgliserol (TAG) pada ketiga posisi

ikatan ester sehingga dihasilkan asam-asam lemak dan gliserol. Lipase spesifik

akan menghidrolisis ikatan ester pada posisi 1,3 sehingga hasil yang terbentuk

adalah asam lemak, monoasilgliserol (MAG) dan diasilgliserol (DAG). Lipase

banyak ditemukan di alam, baik pada hewan, tumbuhan, maupun mikroorganisme.

Sejumlah fungi seperti Penicillium sp., Rhizomucor sp. dan Aspergillus niger

diketahui aktif menghasilkan lipase dalam substrat CPO (Ibrahim et al., 1991

dalam Tri-Panji et al. 2011). Harga lipase komersial dari fungi relatif mahal

karena teknik produksi, ekstraksi, dan isolasi yang cukup rumit (Elisabeth et al.

1999). Untuk mengatasi masalah tersebut diperlukan suatu metode dalam

memproduksi lipase dengan murah. Salah satunya dengan memfermentasikan

mikroba tertentu yang mampu menghasilkan lipase. Tri-Panji et al. (2008) telah

memfermentasikan CPO dengan Neurospora sitophila dan mampu memproduksi

lipase spesifik 1,3-gliserida. Kapang lokal jenis ini juga dikenal aman karena biasa

digunakan dalam pembuatan oncom merah.

7

DAFTAR PUSTAKA

Anggoro, Didi Dwi dan Faleh Setia Budi. 2008. Proses gliserolisis minyak kelapa

sawit menjadi mono dan diasilgliserol dengan pelarut butanol dan katalis

MgO. Jurnal Reaktor, 12 (1), 22-28.

Anonim. What is Diacylglycerol. http://www.kao.co.jp/rd/dag_en/dag-

info/info01.html. [17 Desember 2012]

Chabib Mustofa. 2009. Mempelajari Proses Pemekatan DAG dari Fraksi kaya

DAG Hasil Gliserolisis Enzimatis RBDPO. IPB: Darmaga.

Elisabeth J, A Jatmika & OP Sitanggang (1999). Optimasi proses gliserolisis

enzimatis pada minyak sawit untuk meningkatkan monogliserida. J

Penelitian Kelapa Sawit 7 (3), 173-185.

Flickinger, B.D dan Matsuo, N. 2003. di dalam Yang, T., Zhang, H., Mu, H.,

Sinclair, A.J., dan Xu, X. 2004. Dacylglycerols from Butterfat: Production

by Glycerolysis and Short-Path Distillation and Analysis of Physical

Properties. JAOCS 81 no 10 :979-989

Haryati T, N Andarwulan, P Hariyadi & Achmad Zaelani (2008). Optimization of

mono and diacylglycerol palm oil based emulsifier using response surface

methodology. Dalam: Prosiding Seminar Tahunan MAKSI 2008. Bogor,

Masyarakat Perkelapa-Sawitan Indonesia (MAKSI) & SEAFAST Center,

IPB. p 191-192.

Hasanuddin A, Mappiratu & GS Hutomo (2003). Pola perubahan mono dan

diasilgliserol dalam reaksi etanolisis minyak sawit mentah. J Tekn & Indust

Pangan 14 (3), 241-247.

Katsuragi, Y., Yasukawa, T., Matsuo, N., Flickinger, B. D., Tokimitsu,I., dan

Matlock, M. G. 2004. Diacyglycerol oil. Champaign New York: AOCS

Press.

K. Yasunaga, Y Katsuragi & T Yasukawa (2001). Nutritional characteristics of

diacylglycerol. In: Proc. Internat Palm Oil Congress. Food Technology &

Nutrition Conf, 20-22 August 2001. p, 149-155.

Mappiratu (1999). Penggunaan biokatalis dedak padi dalam biosintesis

antimikroba monoasilgliserol dari minyak kelapa [Disertasi]. Bogor,

Program Pascasarjana, Institut Pertanian Bogor.

8

Nuraida L, D Anggraini, I S Mintarti & T Haryati (2008). Kajian aktivitas

antimikroba monoasilgliserol dan mono-diasilgliserol dari minyak kelapa

dan minyak inti sawit. Dalam: Prosiding Seminar Tahunan MAKSI 2008.

Bogor, Masyarakat Perkelapa-Sawitan Indonesia (MAKSI) & SEAFAST

Center, IPB. p 204-214.

Reyes G, K Yasunaga, E Rothenstein, W Karmally, R Ramakrishnan, S Holleran

& HN Ginsberg (2008). Effects of a 1,3-diacylglycerol oil-enriched diet on

postprandial lipemia in people with insulin resistance. J Lipid Res 49, 670-

678.

Smalling,S. 2010. “Taking the Positive Approach: Eating to Improve Vascular

Health”

http://www.dphhs.mt.gov/PHSD/cardiovascular/documents/Smalling_pres_

Nutrition_for_Vascular_Health_Summit_09.ppt.

Tri Panji, dkk. 2011. Optimasi produksi diasilgliserol dari crude palm oil

menggunakan lipase spesifik 1,3-gliserida dari Rhizopus oryzae TP-2. Jurnal

Menara Perkebunan 79 (1), 23-29.

Tri Panji , dkk. 2011. Pemurnian diasilgliserol dari produk gliserolisis crude palm

oil dengan kromatografi kolom. Jurnal Menara Perkebunan 79 (1), 30-35.

Tri Panji, Suharyanto & N Arini. 2008. Lipase spesifik 1,3-gliserida dari fungi

lokal untuk biokonversi CPO menjadi diasilgliserol. Menara Perkebunan 76

(1), 11-22.

Tri Panji, A Budiani, Suharyanto & Irma Kresnawaty. 2009. Rekayasa genetika

mikroba dan produksi lipase spesifik 1,3- digliserida untuk menghasilkan

produk bernilai tinggi > 10 kali lipat. Laporan Akhir Kegiatan Penelitian.

Bogor, Balai Penelitian Bioteknologi Perkebunan.

Y. Watanabe, T Nagao, S Kanatani, T Kobayashi, T Terai & Y Shimada. 2006.

Purification of mono-acylglycerol with conjugate linoleic acid synthesized

through a lipase-catalyzed reaction by solvent winterization. J Oleo Sci 55

(10), 537-543.