pengaruh lama ekstraksi terhadap rendemen dan parameter fisiko

PENGARUH LAMA EKSTRAKSI TERHADAP RENDEMEN DAN
PARAMETER FISIKO-KIMIAWI MINYAK BIJI BAUHINIA
PURPUREA L.
E. Mega Kurnia Dewi1, Hartati Soetjipto1, A. Ign. Kristijanto1
Jurusan Kimia, Fakultas Sains dan Matematika, Universitas Kristen Satya Wacana, Salatiga
1
[email protected]
ABSTRAK
Studi pengaruh lama ekstraksi terhadap parameter fisiko-kimiawi minyak biji tumbuhan kupu-kupu
(Bauhinia purpurea L.) telah dilakukan di Laboratorium Kimia FSM UKSW, Salatiga. Tujuan dari penelitian
ini adalah untuk menentukan pengaruh lama waktu ekstraksi terhadap rendemen dan sifat fisiko-kimiawi
minyak biji B. purpurea bunga merah muda. Ekstraksi dilakukan dengan metode soxhletasi selama 4,5; 6,0 dan
7,5 jam dengan pelarut heksana lalu minyak yang diperoleh dikarakterisasi parameter fisiko-kimiawi. Data
dianalisis dengan menggunakan Rancangan Acak Kelompok (RAK) 3 perlakuan lama waktu ekstraksi dan
sebagai kelompok adalah waktu analisis. Pengujian antar rataan perlakuan dilakukan dengan menggunakan uji
Beda Nyata Jujur (BNJ) dengan tingkat kebermaknaan 5 %. Hasil penelitian menunjukkan bahwa lama waktu
ekstraksi 7,5 jam menurunkan bilangan peroksida minyak biji tumbuhan kupu-kupu. Sementara itu, lama
ekstraksi tidak berpengaruh terhadap rendemen, kadar air, bilangan asam dan bilangan penyabunan minyak
sehingga berdasarkan penelitian ini diperoleh lama ekstraksi optimal minyak biji tumbuhan kupu-kupu yaitu 4,5
jam.
Kata kunci: B.purpurea, lama ekstraksi, parameter fisiko kimiawi, minyak biji, rendemen
Pendahuluan
Dalam pembuatan produk pangan maupun kosmetik, kehadiran minyak nabati menjadi
sesuatu yang penting. Dalam bidang pangan misalnya, minyak merupakan media penghantar panas
yang paling sering dipakai. Selain itu minyak juga digunakan sebagai bahan campuran dalam
masakan. Dalam bidang kosmetik, minyak sangat dibutuhkan sebagai pelembab dan pelembut kulit.
Di luar fungsi-fungsi khusus tersebut, minyak memiliki peranan esensial sebagai pelarut bahan-bahan
yang tidak larut air. Maka dari itu, tidak mengherankan jika minyak nabati menjadi salah satu
komoditas penting di dunia.
Konsumsi minyak nabati dunia pada tahun 2011-2012 mencapai ±150 juta ton dengan
perincian: 114,2 juta ton merupakan penggunaan di sektor pangan dan 35,8 juta ton merupakan
penggunaan di sektor non pangan [1]. Kebutuhan minyak nabati yang sangat besar ini tidak diimbangi
dengan penambahan sumber-sumber minyak nabati baru.
Indonesia merupakan negara tropis yang kaya akan sumber daya alam. Meskipun demikian,
tidak semua sumber daya tersebut dimanfaatkan dengan baik. Dalam hal penyediaan minyak nabati,
pemanfaatan sumber daya cenderung terpusat pada satu jenis komoditas saja (misal: sawit).
Pemakaian sawit sebagai sumber minyak nabati merusak ekosistem alam. Setidaknya dalam selang
sembilan tahun (2000-2009), 141.000 hektar lahan hutan Kalimantan telah dipakai untuk ekspansi
perkebunan sawit [2]. Oleh sebab itu, penelitian mengenai sumber-sumber minyak nabati sangat
diperlukan. Penelitian-penelitian tersebut diharapkan dapat menemukan sumber-sumber minyak
nabati baru yang dapat bermanfaat sebagai salah satu usaha pemenuhan kebutuhan akan minyak
nabati, berjumlah banyak dan mudah diperoleh tanpa harus merusak lingkungan.
Marga Bauhinia telah dikenal sebagai tumbuhan yang memiliki berbagai fungsi di bidang
kesehatan. Studi farmakologi daun Bauhinia menunjukkan khasiat daun Bauhinia sebagai antipiretik,
anti inflamasi, anti jamur, analgesik dan anti tumor [3]. Penelitian yang sebelumnya telah dilakukan
menunjukkan hasil bahwa biji tumbuhan kupu-kupu (Bauhinia purpurea L.) memiliki minyak nabati
sebesar 18,65%. Minyak tersebut diperoleh dengan metode soxhletasi selama 6 jam dengan
menggunakan 500 ml heksana [4].
B.purpurea berasal dari negara-negara kawasan Asia seperti Indonesia, Cina, Bangladesh dan
India. Tanaman ini dapat tumbuh di daerah berpasir, berlumpur dengan matahari terik dan tahan akan
penguapan [5]. B.purpurea umumnya digunakan sebagai tanaman peneduh maupun tanaman hias
karena daunnya yang rimbun dan bunganya yang cantik.
Meskipun memiliki potensi pemanfaatan yang besar, penelitian mengenai lama ekstraksi
minyak biji B.purpurea belum pernah dilakukan. Lama waktu ekstraksi mempengaruhi laju suatu
bahan terlarut (solute) larut dalam pelarut (solvent). Semakin lama waktu ekstraksi semakin banyak
solute yang terlarut dalam solvent akan tetapi diperlukan durasi yang tepat dalam proses ekstraksi agar
proses ekstraksi berjalan efisien [6]. Solvent akan mengalami kejenuhan pada suatu titik yang secara
ekonomis tidak menguntungkan bagi industri. Lee [7] membuat model peningkatan OER (Oil
Extraction Rate= laju ekstraksi minyak) terhadap efisiensi produksi dari perusahaan minyak sawit
Malaysia. Dari studi tersebut diperoleh sebuah perkiraan bahwa satu persen peningkatan OER akan
meningkatkan efisiensi produksi secara signifikan sampai dua unit.
Melihat potensi yang ada di Indonesia, penelitian yang belum banyak mengenai B.purpurea
yang ada di Indonesia serta pentingnya lama ekstraksi optimal dari minyak biji B.purpurea, maka
penelitian ini dilakukan dengan tujuan untuk menentukan pengaruh lama waktu ekstraksi terhadap
rendemen dan sifat fisiko-kimiawi minyak biji B. purpurea bunga merah muda.
Bahan dan Metode
Alat dan Bahan
Biji B.purpurea diperoleh dari Salatiga dan sekitarnya. Penelitian ini dilaksanakan di
Laboratorium Kimia Bahan Alam FSM UKSW, Salatiga. Sedangkan analisa asam lemak dengan
menggunakan GCMS dlilakukan di Universitas Gadjah Mada, Yogyakarta. Bahan-bahan yang
digunakan antara lain heksana, etanol, kloroform, Na2S2O3, NaOH dan HCl berasal dari Merck
KGaA, Germany. Alat yang dipakai dalam penelitian ini adalah grinder (National MX-T210GN,
Matsushita Electric Co., Ltd., Japan), Gas Chromatography-Mass Spectroscopy (GCMS) (Shimadzu
QP 2010S, Shimadzu corp., Japan), soxhlet, rotary evaporator, refluks, waterbath (Memmert WNB
14, Memmert GmbH+KG, Germany), neraca analitis 4 digit (Mettler H80, Mettler Instrument Corp.,
USA) serta peralatan gelas.
Preparasi Sampel dan Ekstraksi Minyak [4] yang dimodifikasi
Biji B.purpurea diangin-anginkan sampai tidak terasa lembab kemudian dihaluskan dengan
grinder. 42 gram serbuk biji tersebut diekstraksi dengan menggunakan soxhlet selama enam jam
dengan pelarut heksana sebanyak 110ml.
Penentuan Kadar Air Biji B.purpurea [8]
1 gram serbuk B.purpurea ditimbang dengan teliti menggunakan neraca 4 digit kemudian
dioven selama satu jam dengan suhu 1050C. Serbuk tersebut ditimbang lalu dioven selama satu jam
lagi dengan suhu yang sama. Langkah tersebut diulang sampai diperoleh massa konstan.
Penentuan Rendemen [8]
Penentuan rendemen dilakukan secara gravimetri dengan menggunakan neraca 4 digit.
Penentuan Massa Jenis [8]
Piknometer kosong ditimbang dengan neraca 4 digit lalu diisi dengan 1ml minyak. Hasil
pengukuran dicatat.
Penentuan Bilangan Asam [9]
Bilangan asam ditentukan dengan metode SNI 01-3555-1998. Minyak yang telah ditimbang
ditambah dengan etanol lalu dititrasi dengan NaOH 0,1M.
Penentuan Bilangan Peroksida [9]
Minyak ditambah 30 ml campuran kloroform, asam asetat glacial dan etanol 95%. 1 gram
Kristal KI ditambahkan dalam campuran tersebut. Penentuan bilangan peroksida dilakukan dengan
mengukur jumlah KI yang teroksidasi melalui titrasi dengan Na2S2O3.
Penentuan Bilangan Penyabunan [9]
2 gram minyak ditambah dengan 25 ml KOH 0,5M berlebih lalu direfluks selama satu jam.
Jumlah KOH yang tidak bereaksi dititrasi dengan HCl 0,5M.
Analisa data
Data parameter fisiko-kimiawi rendemen minyak dianalisis dengan menggunakan rancangan
dasar RAK (Rancangan Acak Kelompok), 3 perlakuan dan 9 ulangan. Sebagai perlakuan adalah
durasi/lama waktu ekstraksi yaitu: 4,5 jam, 6 jam dan 7,5 jam sedangkan sebagai kelompok adalah
waktu analisis. Pengujian antar rataan perlakuan dilakukan dengan menggunakan uji Beda Nyata Jujur
(BNJ) dengan tingkat kebermaknaan 5 % [10].
Hasil dan Pembahasan
Hasil penelitian rendemen dan sifat fisiko-kimiawi minyak biji B.purpurea antar berbagai lama
waktu ekstraksi disajikan pada Tabel 1.
Tabel 1. Rendemen dan Parameter Fisiko-kimiawi Minyak Biji B.purpurea antar Berbagai Lama
Waktu Ekstraksi
Waktu
Ekstraksi
(Jam)
4,5
6,0
7,5
Keterangan :
Rendemen
(% ± SE)
15,47 ± 1,13a
16,02 ± 1,17a
16,10 ± 1,38a
W=1,005
Kadar Air
Minyak
(% ± SE)
2,36 ± 0,80a
2,34 ± 0,76a
2,51 ± 0,69a
W=0,737
Bilangan Asam
(
/g lemak ± SE)
mg KOH
6,25 ± 1,85a
6,54 ± 1,88a
6,43 ± 2,33a
W=1,066
Bilangan
Penyabunan
(mg KOH/g lemak ± SE)
117,05 ± 0,13a
112,94 ± 0,12a
116,58 ± 0,15a
W=181,325
Bilangan
Peroksida
(meq/kg ± SE)
22,54 ± 5,27b
24,82 ± 7,60b
15,86 ± 8,41a(-)
W=5,139
*
*
*
W: Beda nyata jujur 5%
SE : Simpangan Baku Taksiran
Angka yang diikuti huruf yang tidak sama menunjukkan perbedaan nyata antar perlakuan sedangkan
angka yang diikuti huruf yang sama menunjukkan tidak adanya perbedaan nyata antar perlakuan.
(-) Lebih kecil daripada perkiraan hasil SNI 01-3555-1998 untuk massa sampel 1 gram minyak.
Rendemen
Rendemen minyak biji B.purpurea berkisar antara 15,47± 1,13% sampai 16,10± 1,38%. Dari
penelitian yang telah dilakukan, lama waktu ekstraksi tidak berpengaruh terhadap rendemen minyak
yang diperoleh. Hal ini terkait oleh kejenuhan pelarut sehingga minyak tidak dapat larut lagi dalam
pelarut. Rendemen yang diperoleh dari penelitian ini tidak berbeda jauh dengan dua penelitian
sebelumnya yaitu sebesar 18,16% [4] dan 17,5% [11].
Kadar air
Kadar air minyak biji B.purpurea berkisar antara 2,34±0,76%-2,51±0,69%. Telaah dari tabel
1 menunjukan bahwa lama ekstraksi tidak berpengaruh terhadap kadar air minyak. Kadar air dalam
minyak akan memperburuk kualitas minyak dengan mempercepat proses hidrolisis trigliserida
membentuk gliserol dan asam lemak [12].
Bilangan asam
Bilangan asam merupakan jumlah mg KOH yang terbentuk untuk menetralkan asam lemak
bebas dalam satu gram minyak. Asam lemak bebas terbentuk setelah terjadi oksidasi dan/atau
hidrolisa minyak. Asam lemak bebas berantai panjang menyebabkan rasa tidak lezat pada minyak
sedangkan asam lemak bebas berantai pendek dapat menguap dan menimbulkan bau (flavor) [12].
Hasil penelitian disajikan dalam tabel 1.
Dari tabel 1, terlihat bahwa lama ekstraksi tidak mempengaruhi bilangan asam minyak.
Semakin kecil bilangan asam, semakin besar kestabilan minyak dan semakin baik kualitasnya.
Bilangan asam minyak biji B.purpurea berkisar antara 6,25±1,85-6,54±1,88%.
Dari tabel 3 terlihat bahwa minyak biji B.purpurea hasil penelitian ini memiliki bilangan
asam yang berbeda dengan minyak biji B.purpurea dalam penelitian sebelumnya. Hal ini disebabkan
oleh terjadinya polimerisasi asam lemak sehingga asam lemak bebas tidak terdeteksi [15]. Kestabilan
minyak lebih besar. Dibandingkan dengan minyak biji marga Bauhinia lainnya, bilangan asam
minyak biji B.purpurea lebih besar daripada B.variegata yaitu sebesar yaitu 0,6 mgKOH/g sampel
dan B.illenai sebesar 0,9 mgKOH/g sampel [16]. Proses pengolahaan untuk mengurangi bilangan
asam dapat dilakukan dengan netralisasi asam lemak bebas dalam minyak dengan menambahkan soda
kaustik [17].
Bilangan penyabunan
Besar kecilnya bilangan ini menunjukkan jumlah asam lemak yang ada dalam sampel [18].
Bilangan penyabunan merupakan jumlah NaOH atau KOH yang dibutuhkan untuk menyabunkan satu
gram minyak. Hasil penelitian ini disajikan dalam tabel 1.
Bilangan saponifikasi minyak biji B.purpurea berkisar antara 112,94±0,12 mgKOH/g sampel
sampai 117,05±0,13 mgKOH/g sampel. Nilai ini terbilang kecil jika dibandingkan dengan minyak biji
Albizia julibrissin dan minyak kedelai (Glycine max) sebesar 190,63 dan 179,45 mgKOH/g sampel
[14]. Bilangan saponifikasi yang kecil menunjukkan proporsi triasilgliserol asam lemak berrantai
panjang lebih banyak daripada triasilgliserol asam lemak yang berrantai pendek [16].
Bilangan peroksida
Bilangan peroksida merupakan jumlah miligram ekuivalen oksigen untuk mengoksidasi satu
gram minyak [9]. Bilangan ini adalah sebuah indikator yang menandakan minyak akan berbau tengik.
Bilangan peroksida akan meningkat seiring dengan bertambanya senyawa peroksida dan
hiperperoksida. Bilangan peroksida minyak biji B.purpurea dari setiap lama waktu ekstraksi disajikan
dalam tabel 1.
Berdasarkan telaah dari tabel 1, lama ekstraksi berpengaruh terhadap bilangan peroksida
minyak biji B.purpurea. Penurunan bilangan peroksida terjadi pada pemanasan 7,5 jam yang
disebabkan oleh pencapaian titik klimaks jumlah senyawa peroksida dan hiperperoksida. Jumlah
peroksida maupun hiperperoksida memiliki titik klimaks yang kemudian akan menurun seiring
dengan terbentuknya aldehid dan keton dari senyawa tersebut [12]. Penurunan bilangan peroksida
juga dapat terjadi akibat kontak panas yang terlalu lama pada larutan saat ekstraksi. Senyawa
peroksida tidak stabil pada suhu yang tinggi dan akan bertransformasi menjadi senyawa karbonil yang
tidak dapat terdeteksi [13].
Perbedaan bilangan peroksida antara hasil penelitian ini dengan penelitian sebelumnya dapat
disebabkan oleh perbedaan jumlah sampel yang dipakai saat pengujian. Kisaran bilangan peroksida
untuk massa sampel 1 gram ialah sebesar 20-30 meq oksigen/g sampel. Bilangan peroksida yang
sangat kecil dperkirakan karena pemakaian sampel yang besar (2-5 gram minyak) [9]. Besarnya
bilangan peroksida minyak biji B.purpurea mengindikasikan jumlah asam lemak tidak jenuh yang
tinggi [12].
Minyak biji B.purpurea memiliki bilangan peroksida yang tinggi dibandingkan dengan
minyak lain yang berfamili sama (leguminosae). Minyak biji Albizia julibrissin dan kedelai (Glycine
max) memiliki bilangan peroksida 6,61 meq oksigen/kg sampel dan 1,52 meq oksigen/kg sampel [14].
Tabel 3. Perbandingan Parameter Fisiko-Kimiawi Minyak Biji B.purpurea dengan Minyak Lain
Parameter
Minyak biji B.
purpurea
P
R*
B.v**
B.i**
B.asam (mgKOH/g sampel)
6,25
16,00
0,6
0,9
B. peroksida (mgrek oksigen/ kg sampel)
22,54
0,50
(-)
(-)
B. penyabunan (mgKOH/ g sampel)
117,05
189,02
191,30
195,50
 Minyak biji Bauhinia purpurea dari penelitian [4]
** Minyak biji Bauhinia spesies berbeda, sumber [16]
Dari tabel terlihat bahwa minyak biji B.purpurea hasil penelitian ini memiliki karakteristik fisikokimiawi yang berbeda dengan minyak biji B.purpurea dalam penelitian sebelumnya. Bilangan asam
yang lebih kecil daripada penelitian sebelumnya memiliki sisi positif bagi kestabilan minyak.
Meskipun demikian bilangan asam tersebut lebih besar daripada minyak biji Bauhinia spesies lain
sehingga diperlukan proses pengolahaan untuk mengurangi bilangan asam. Proses pengolahan minyak
dapat dilakukan dengan menetralkan asam lemak bebas dalam minyak dengan menambahkan soda
kaustik [Zeldenrust,].
Terdapat perbedaan bilangan peroksida antara hasil penelitian ini dengan penelitian sebelumnya yang
diperkirakan oleh perbedaan kondisi dan masa simpan minyak. Selain itu perbedaan bilangan
peroksida yang diperoleh juga dapat disebabkan oleh perbedaan jumlah sampel yang dipakai saat
pengujian.
Kesimpulan
Penelitian mengenai pengaruh lama ekstraksi terhadap rendemen dan parameter fisiko
kimiawi minyak biji B.purpurea telah dilakukan. Lama ekstraksi (4,5 jam; 6 jam dan 7,5 jam) tidak
berpengaruh terhadap rendemen, kadar air, bilangan asam dan bilangan penyabunan minyak biji
B.purpurea. Lama ekstraksi berpengaruh terhadap bilangan peroksida minyak biji B.purpurea. Pada
lama waktu ekstraksi 7,5 jam, bilangan peroksida minyak cenderung menurun.
Dibutuhkan pengolahan lebih lanjut untuk memperbaiki kualitas minyak seperti penambahan
soda kaustik (mengurangi bilangan asam). Diperlukan pula penelitian lebih lanjut mengenai pengaruh
suhu, metode dan pelarut ekstraksi terhadap sifat fisiko-kimiawi minyak biji B.purpurea untuk
mendapatkan kondisi ekstraksi yang paling optimal. Dibutuhkan penelitian lebih lanjut untuk
menentukan titik klimaks bilangan peroksida minyak.
Daftar Pustaka
[1]Gunstone, F.D., Oils and Fats in The Marketplace Non Food Uses. 2013,
http://lipidlibrary.aocs.org/market/nonfood.htm, (17 Oktober 2013).
diunduh dari
[2]Rambe, L., Foto: Kerusakan Hutan Kalimantan Terkini akibat Ekspansi Perkebunan Sawit. 2014,
diunduh dari http://www.mongabay.co.id/2014/03/09/foto-kerusakan-hutan-kalimantanterkini-akibat-ekspansi-perkebunan-sawit/, (1 April 2014).
[3]Ali, M.S., I. Azhar, Z. Amtul, V.U. Ahmad, K. Usmanghani, “Anti-microbial Screening of Some
Caesalpiniaceae,” Fitoterapia vol. 70, hal. 299-304, 1995.
[4]Arain, S., S.T.H. Sherazi, M.I. Bhanger, S.A. Mahesar, N. Memon, “Physiochemical
Characterization of Bauhinia purpurea Seed Oil and Meal for Nutritional Exploration,”
Polish Journal of Food and Nutrition Sciences vol. 60, no. 4, hal. 341-346, 2010.
[5]Orwa C., A. Mutua, R. Kindt, R. Jamnadass, A. Simons, Agroforestree Database:a tree reference
and
selection
guide
version
4.0.
2009,
diunduh
dari
http://www.worldagroforestry.org/af/treedb/, (14 Oktober 2013).
[6]Prasetyo S., S., H. Sunjaya dan Y. Yanuar N., “Pengaruh Rasio Massa Daun Suji/Pelarut
Temperatur dan Jenis Pelarut pada Ekstraksi Klorofil Daun Suji Secara Batch dengan
Pengontakan Dispersi.” Artikel Lembaga Penelitian dan Pengabdian kepada Masyarakat
Universitas Katolik Prahayangan, Bandung, 2012.
[7] Lee, Y.N., “Increase Malaysia Palm Oil Production Efficiency.” Thesis of Faculty of Social
Science University of Bergen, Bergen, 2011.
[8]Sudarmadji, S., B. Haryono dan Suhardi, Prosedur untuk Analisa Bahan Makanan dan Pertanian.
Yogyakarta: Penerbit Liberty, 1997.
[9]SNI 01-3555-1998: Cara Uji Lemak dan Minyak.
[10]Steel, R.G.D. dan J.H. Torie, Prinsip Dan Prosedur Statistika Suatu Pendekatan Biometrik.
Jakarta: Gramedia, 1980.
[11]Ramadan, M.F., G. Sharanabasappa, Y.N. Seetharam, M. Seshagiri, J-T. Moersel,
“Characterisation of Fatty Acids and Bioactive Compounds of Kachnar (Bauhinia purpurea
L.) Seed Oil,” Food Chemistry vol. 98, hal. 359-365, 2006.
[12]Ketaren, S., Pengantar Teknologi Minyak dan Lemak Pangan. Jakarta:UIP, 1986.
[13]Serjouie, A., Chin P.T., H. Mirhosseini dan Y.Bin C.M., “Effect of Vegetable –Based Oil Blends
on Physicochemical Properties of Oils During Deep-Fat Frying.” Am. J. of Food Tech. vol.5,
hal. 310-323, 2010.
[14]Nehdi, I., “Characteristics, Chemical Composition and Utilization of Albizia julibrissin Seed Oil.”
Ind.Crops and Products vol.33, hal. 30-34, 2011.
[15]Ngassapa, F.N., S.S. Nyandoro dan T.R. Mwaisaka, “Effects of Temperature on the
Physicochemical Properties of Traditionally Processed Vegetable Oils and Their Blends. “
Tanz. J. Sci. vol.38, hal. 166-176, 2012.
[16]Arain, S., N. Memon, M.T. Rajput, S.T.H. Sherazi, M.I. Bhanger dan S.A. Mahesar, “Physicochemical Characteristics of Oil and Seed Residues of Bauhinia variegate and Bauhinia
linnaei.” Pak. J. Anal. Environ. Chem. Vol. 13, hal. 16-21, 2012.
[17]Zeldenrust,
R.S.,
Edible
Oil
Processing
Alkali
Refining.
http://lipidlibrary.aocs.org/processing/alkrefining/index.htm, (8 Juni 2014).
2012
[18]Sesridha, L., “Kajian Pengaruh Suhu dan Lama Fraksinasi terhadap Komposisi dan Sifat FisikoKimia Fraksi Olein dari Minyak Kelapa Sawit sebagai Bahan Baku Pelumas.” Skripsi
Fakultas Teknologi Pertanian Institut Pertanian Bogor, Bogor, 2000.