pembuatan monogliserida melalui gliserolisis minyak inti - USU-IR

Jurnal Sains Kimia
Vol. 10, No.2, 2006: 51–57
PEMBUATAN MONOGLISERIDA MELALUI GLISEROLISIS
MINYAK INTI SAWIT MENGGUNAKAN KATALIS
NATRIUM METOKSIDA
Herlince Sihotang, Mimpin Ginting
Departemen Kimia FMIPA
Universitas Sumatera Utara
Jl. Bioteknologi No. 1 Kampus USU Medan 20155
Abstrak
Minyak inti sawit menggunakan katalis NaOCH3 menghasilkan campuran senyawa Monogliserida (MG),
Digliserida (DG) dan Trigliserida(TG) dan dipisahkan melalui kromatografi kolom dengan eluen
n-heksana:dietil eter:asam formiat = 80:20:2 (v/v) menghasilkan MG sebesar 37,26% yang dianalisis secara
titrasi iodometri. MG yang diperoleh dari hasil pemisahan dielusidasi melalui analisis spektroskopi FT-IR, dan
melalui metode titrasi dengan menentukan harga bilangan asam dan bilangan penyabunan diperoleh harga HLB
sebesar 13,8.
Kata kunci: Ekstraksi, Gliserolisis, Kromatografi Kolom, Kromatografi FT-IR
PENDAHULUAN
Kelapa sawit memiliki produktivitas
yang lebih tinggi dengan menghasilkan
minyak sekitar 7 ton/ha per tahun dibandingkan
dengan minyak kedelai yang hanya
menghasilkan minyak sebesar 3 ton/ha per
tahun. Kelapa sawit menghasilkan minyak
kelapa sawit yang dapat diperoleh dari
mesokrap buah berkisar 72 – 80% dan
minyak inti sawit yang diperoleh dari inti
kelapa sawit berkisar 8 – 10%. Minyak inti
sawit mempunyai komposisi asam lemak
yang mirip dengan minyak kelapa,
sehingga banyak digunakan dalam industri
bahan makanan misalnya industri margarin
dan minyak goreng. Selain produk olahan
pangan, minyak inti sawit dapat juga
diolah menjadi berbagai jenis produk nonpangan (Naibaho, 1988).
Mono- dan diasilgliserida termasuk
salah satu produk diversifikasi minyak
yang bernilai ekonomi relatif tinggi dan
mempunyai prospek pasar yang cukup
cerah pada era pasar global. Hal tersebut
disebabkan karena mono- dan diasilgliserida
dibutuhkan baik dalam industri pangan dan
51
farmasi, industri kosmetika serta produk
pencuci atau pembersih, sebagai surfaktan
atau bahan emlsifier (Hasanuddin, 2001).
Untuk memperoleh senyawa monogliserida
tersebut telah banyak diupayakan melalui
reaksi gliserolisis terhadap lemak maupun
metil ester asam lemak, baik menggunakan
katalis secara reaksi kimia maupun katalis
enzim lipase secara bioteknologi. Beberapa
peneliti terdahulu yang berhasil membuat
senyawa monogliserida yaitu melalui
gliserolisis tehadap campuran minyak inti
sawit dan stearin untuk pembuatan shortening
yang mengandung C12 dan C18 (Suarti, B.,
2003). Demikian juga gliserolisis minyak
kelapa dengan menggunakan katalis
natrium hidroksida, kalium hidroksida, dan
natrium metoksida maupun secara selektif
melalui reaksi ketalisasi terhadap gliserol
yang dilanjutkan esterifikasi dengan metil
ester asam lemak yang kaya akan kandungan
asam lemak C12:0 dan C14:0 diikuti
deketelisasi.
Berdasarkan hal tersebut, mengingat
bahwa minyak inti sawit yang sumbernya
cukup potensial serta kaya akan kandungan
asam lemak C12:0 dan C14:0 maka peneliti
Pembuatan Monogliserida Melalui Gliserolisis Minyak Inti Sawit
(Herlince Sihotang, Mimpin Ginting)
tertarik mensintesis monogliserida melalui
reaksi gliserolisis minyak inti sawit dengan
menggunakan katalis natrium metoksida.
BAHAN DAN METODA
Bahan
Penelitian
bersifat
eksperimen
laboratorium dengan sampel minyak inti
sawit (RBDPO) adalah hasil olahan dari
PT Swasta yang diperoleh melalui proses
bleaching (pemucatan) dan deodorizing
(pemurnian) dengan kadar asam lemak
bebas 0,045%. Bahan kimia yang digunakan
diperoleh dari retailer bahan kimia di Kota
Medan dan umumnya buatan E. Merck.
Sebelum pelarut digunakan diredestilasi
dan pelarut yang bebas air pada waktu
disimpan dalam tabung suasana gas
nitrogen diberikan molekuler shive 4 Ao.
Analisis FT-IR dilakukan di laboratorium
kimia organik FMIPA-UGM, Yogyakarta.
Metoda
Gliserolisis dilakukan dengan bantuan
pengaduk mekanik pada kecepatan 3000 rpm
selama 1 jam dalam berbagai perbandingan
antara minyak: gliserol. Monogliserida yang
dihasilkan diuji secara analisa kromatografi
kolom, sedangkan elusidasi struktur
dianalisa secara spektroskopi FT-IR, serta
pengukuran harga HLB dilakukan melalui
metode titrasi asam-basa dengan penentuan
harga bilangan penyabunan dan bilangan
asam.
Gliserolisis Minyak Inti Sawit dengan
Gliserol
Ke dalam botol aspirator dimasukkan
0,3 mol gliserol dan 1% katalis natrium
metoksida, kemudian diaduk dengan pengaduk
mekanik dengan kecepatan 3500 rpm
sampai natrium metoksida larut, lalu
ditambah 0,1 mol minyak inti sawit dan
diaduk lagi selama 1 jam.
Hasil gliserolisis dimasukkan ke dalam
corong pisah dan ditambahkan dietil eter
dan asam sitrat sehingga terbentuk dua
lapisan, lapisan atas dicuci dengan akuades
dan uapkan dietil eternya. Residu yang
diperoleh kemudian dikeringkan dengan
alat vakum. Hasil yang diperoleh disimpan
di dalam desikator. Diulangi perlakuan
yang sama untuk 0,2 mol, 0,3 mol, 0,4
mol, dan 0,5 mol gliserol.
Pemisahan Monogliserida, Digliserida
dan Trigliserida
Sebanyak 30 ml hasil gliserolisis yang
diperoleh dimasukkan ke dalam kolom
kromatografi yang berisi adsorben silika
gel G 60. Selanjutnya dielusi berturut-turut
secara bertahap di mana masing masing
hasil elusi ditampung dalam wadah yang
berbeda.
1. Menggunakan eluen n-heksana untuk
mendapatkan trigliserida.
2. Menggunakan eluen n-heksana:dietil
eter:asam formiat = 90:10:2 (v/v) untuk
mendapatkan digliserida.
3. Menggunakan eluen n-heksana:dietil
eter:asam formiat = 80:20:2 (v/v) untuk
mendapatkan monogliserida.
Masing masing fraksi di atas diuapkan
melalui rotarievavorator, selanjutnya untuk
menentukan kemurnian daripada
monogliserida dilakukan uji analisis KLT,
sedangkan strukturnya dianalisis melalui
pemeriksaan secara spektroskopi FT-IR.
Penentuan Kadar MG
Ditimbang 0,15 g MG yang diperoleh
dari hasil pemisahan kolom kromatografi,
dimasukkan ke dalam gelas erlenmeyer
dan dihomogenkan dengan 20 ml
kloroform. Ditambah 25 ml asam periodat,
kocok dan bagian pinggir gelas erlenmeyer
dicuci dengan 3 ml asam asetat glasial lalu
didiamkan selama 30 menit pada suhu di
bawah 340C. Larutan KI 10% ditambahkan
52
Jurnal Sains Kimia
Vol. 10, No.2, 2006: 51–57
sebanyak 10 ml lalu dititrasi dengan
natrium tiosulfat 0,1 N sampai warna
coklatnya hilang, indikator amilum
diteteskan maka terbentuk larutan biru dan
titrasi dilanjutkan sampai warna birunya
hilang. Dihitung berapa ml natrium
tiosulfat yang digunakan pada titrasi ini.
Titrasi dilakukan dalam tiga kali
pengukuran. Jumlah MG ditetapkan
dengan rumus:
%MG =
(V0 − V1 ) xNxMr
Mx10
Keterangan:
V1 = volume natrium tiosulfat untuk uji
sampel (ml)
V0 = volume natrium tiosulfat untuk uji
blangko (ml)
N = normalitas natrium tiosulfat
M = masa sampel
Mr = berat molekul MG yang terdapat
pada sampel
Penentuan HLB Melalui Metode Titrasi
Harga HLB dapat ditentukan dengan
cara menentukan terlebih dahulu bilangan
penyabunan dan bilangan asam dari
surfaktan tersebut, di mana harga HLB
diperoleh dari persamaan berikut:
S
HLB = 20 (1 - )
A
di mana:
HLB = Hidrofilik Lifofil Balance
S
= Bilangan Penyabunan
A
= Bilangan Asam
HASIL DAN PEMBAHASAN
Gliserolisis
minyak
inti
sawit
menggunakan katalis NaOCH3 menghasilkan
senyawa campuran yang terdiri dari
monogliserida, digliserida, dan trigleserida.
Gliserolisis terhadap minyak inti sawit
menggunakan katalis NaOCH3 dengan
berbagai perbandingan diperoleh hasil
sebagai berikut:
Tabel 1. Kadar Monogliserida dengan Variasi Mol Reaktan
Minyak Inti Sawit
1:1
1:2
1:3
1:4
1:5
Waktu(Jam)
1
1
1
1
1
% Monogliserida
19,81
30,88
37,26
33,87
26,92
Pengaruh lamanya waktu pengadukan terhadap gliserolisis memberikan hasil seperti pada tabel di atas.
Tabel 2. Kadar Monogliserida dengan Variasi Waktu
Waktu(Jam)
½
1
2
53
Minyak Inti Sawit:Gliserol
(mol)
1:3
1:3
1:3
% Monogliserida
23,71
37,26
16,93
Pembuatan Monogliserida Melalui Gliserolisis Minyak Inti Sawit
(Herlince Sihotang, Mimpin Ginting)
Identifikasi
hasil
reaksi
secara
kromatografi lapis tipis (KLT) menggunakan
developer campuran pelarut n-heksan:distil
eter:asam formiat = 80:20:2 (v/v) memberikan
tiga noda dengan harga Rf = 0,16 untuk
monogliserida, Rf = 0,46 untuk digliserida,
dan Rf = 0,7 untuk trgliserida.
Hasil pemeriksaan ketiga senyawa
tersebut secara kromatografi kolom
menggunakan silica G.60 untuk tahap
pertama dengan eluen n-heksan diperoleh
trigliserida, untuk tahap kedua dengan
eluen n-heksana:dietil eter:asam formiat =
90:10:2 (v/v) diperoleh digliserida, untuk
tahap ketiga dengan eluen n-heksana:dietil
eter:asam formiat = 80:20:2 (v/v) diperoleh
monogliserida. Hasil analisa KLT dengan
developer n-heksan:dietil eter:asam formiat
= 80:20:2 (v/v) diperoleh noda tunggal
untuk monogliserida dengan harga Rf =
0,14. Hasil analisa spektroskopi FT-IR
untuk monogliserida memberikan puncakpuncak serapan pada daerah bilangan
gelombang 3568 cm-1, 3463 cm-1, 2850 cm-1,
1793 cm-1, 1465 cm-1, 1377 cm-1, 1172 cm-1,
1029 cm-1, dan 721 cm-1. Harga HLB
ditentukan dengan cara penentuan bilangan
penyabunan dan bilangan asam senyawa
monogliserida yang dapat dilihat pada
tabel di bawah.
Tabel 3. Penentuan Bilangan Penyabunan dengan Metode Titrasi
Sampel
Massa Sampel
Volume Titrasi
(gr)
(ml)
-
16,10
-
16,10
-
16,10
Minyak inti
5,177
15,70
Sawit + gliserol
5,240
15,60
5,209
15,65
Blanko
Bilangan penyabunan
-
2,62
Tabel 4. Penentuan Bilangan Asam dengan Metode Titrasi
Sampel
Massa Sampel
Volume Titrasi
(gr)
(ml)
Minyak inti
5,272
2,70
Sawit + gliserol
5,117
2,75
5,337
2,72
Bilangan Asam
1,55
54
Jurnal Sains Kimia
Vol. 10, No.2, 2006: 51–57
Dengan menggunakan rumus maka
dapat diperoleh harga HLB dari senyawa
monogliserida yaitu 13,8 yang berfungsi
sebagai bahan detergen.
Gliserolisis terhadap minyak inti sawit
menggunakan katalis NaOCH3 akan
menghasilkan gliserolat dalam bentuk
campuran monogliserida, diagliserida, dan
trigliserida yang dapat dipisahkan secara
kromatografi kolom. NaOCH3 merupakan
katalis yang efektif di dalam reaksi
gliserolisis karena atom C dari NaOCH3
lebih elektropositif sehingga atom O lebih
elektronegatif dan juga menyebabkan atom
Na dari NaOCH3 lebih elektropositif. Dan
dapat dilihat pada tabel kadar MG dengan
variasi mol reaktan di mana pada
perbandingan mol antara minyak inti sawit:
gliserol yaitu 1:3 diperoleh % monogliserida
sebesar 37,26% yang merupakan persentase
monogliserida
terbesar.
Penggunaan
gliserol berlebih dalam reaksi gliserolisis
bertujuan untuk mengurangi terbentuknya
kembali trigliserida karena dengan
penambahan gliserol ke dalam campuran
reaksi maka trigliserida akan mengalami
gliserolisis untuk membentuk monogliserida
(Noureddini dan Medikonduru, 1977).
Dalam proses gliserolisis lemak dan
minyak akan terjadi tahapan-tahapan reaksi
reversible di mana monogliserida adalah
hasil reaksi utama serta digliserida dan
trigliserida juga dihasilkan dalam
kesetimbangan reaksi.
Mekanisme reaksi yang terjadi
diperkirakan sebagai berikut.
Terbentuknya senyawa monogliserida didukung oleh spektrum FT-IR (Gambar 1)
55
Pembuatan Monogliserida Melalui Gliserolisis Minyak Inti Sawit
(Herlince Sihotang, Mimpin Ginting)
Gambar 1.Spektrum FT-IR Monogliserida
Spektrum ini memberikan puncak
serapan pada daerah bilangan gelombang
1739 cm-1 menunjukkan adanya gugus
C=O ester dan terlihat puncak serapannya
tidak tajam (melebar) karena monogliserida
yang terjadi bukan dari satu jenis molekul
melainkan lebih dari satu jenis molekul
dan disebabkan juga asam lemak dari
minyak inti sawit bukan asam lemak
tunggal tetapi terdiri dari beberapa jenis
lemak. Puncak serapan pada daerah
bilangan gelombang 1172 cm-1 sampai
1029 cm-1 yang merupakan vibrasi C-O-C
dari ester. Puncak serapan pada daerah
bilangan gelombang 2850 cm-1 merupakan
vibrasi stretching CH-sp3 dan didukung
puncak serapan pada daerah bilangan
gelombang 1465 cm-1 sampai 1377 cm-1
yang menunjukkan adanya gugus metil dan
metilen. Puncak serapan pada daerah
bilangan gelombang 721 cm-1 menunjukkan
vibrasi rocking dari (CH2)n untuk n ≥ 4.
Puncak serapan pada bilangan gelombang
3568 cm-1 sampai 3463 cm-1 adalah vibrasi
dari gugus OH. Hasil spektrum tidak besar
sebagai monogliserida karena terbentuk
ikatan hidrogen pada gugus hidroksil
antara molekul monogliserida dalam
senyawa tersebut sehingga gugus OH yang
vibrasinya tidak melebar yang menunjukkan
bahwa MG yang dihasilkan membentuk
ikatan hidrogen pada gugus-gugus
hidroksil antara molekul-molekul MG
dalam senyawa tersebut sehingga gugus
OH tidak bebas secara total melakukan
vibrasi.
KESIMPULAN
Kesimpulan yang dapat diambil dari
penelitian ini adalah sebagai berikut:
1. Gliserolisis terhadap minyak inti sawit
menggunakan katalis NaOCH 3
menghasilkan senyawa MG yang masih
bercampur dengan DG dan TG.
56
Jurnal Sains Kimia
Vol. 10, No.2, 2006: 51–57
2. Pemisahan senyawa MG dilakukan melalui
cara kromatografi kolom menggunakan
silika gel G.60 dan eluen n-heksana:
dietil eter: asam formiat = 80:20:2 (v/v).
3. Hasil analisis spektroskopi FT-IR
menggambarkan
spektrum
bahwa
senyawa hasil reaksi yang telah dipisahkan
secara kromatografi kolom adalah
senyawa monogliserida campuran.
4. Senyawa
MG
yang
diperoleh
merupakan suatu bahan surfaktan yang
digolongkan ke dalam bahan detergen
dengan harga HLB = 13,8.
DAFTAR PUSTAKA
Hasanuddin, A., (2001), ”Kajian Tehnologi
Pengolahan Minyak Kelapa Sawit Mentah
untuk
Produksi
Emulsifier
MonoDiasigliserol dan Konsentrat Karotenoid”,
Makalah Falsafah Sains (PPs702), Institut
Pertanian Bogor.
Maag, H., (1984), ”Fatty Acid Derivaties:
Important Surfactants For Household,
Cosmetics and Industrial Purposes”, J. Am.
Oil. Chem. Soc., 61,259.
Naibaho, P. N., (1988), “Teknologi Pengolahan
Kelapa Sawit”, Pusat Penelitian Kelapa
Sawit (PPKS), Medan, Sumatera Utara.
Noureddini, H., and Medikonduru,V., (1997),
”Glycerolysis of Fats and Methyl Esters”, J,
Am, Oil Chem Soc., 74,419.
Noureddini, H., and Harmeler, SE., (1998),
”Enzimatic Glycerolysis of Soybean Oil”, J,
Am, Oil Chem Soc., 75,1359.
Sadi, S., (1994), ”Gliserolisis Minyak Kelapa Sawit
dan Inti Sawit dengan Piridin”, Buletin
PPKS, Vol. 2.
Smith, M. B. Bassler and T.C. Morril., (1981),
”Spektrometric Identification of Organic
Compaunds,” 4
Inc,Canada.
57
th
Ed., Jhon Wiley & Sons,