3. ANALISIS LEMAK

1. Pendahuluan

Lemak merupakan salah satu kandungan utama dalam makanan, dan penting dalam diet karena beberapa alasan. Lemak merupakan salah satu sumber utama energi dan mengandung lemak esensial. Namun konsumsi lemak berlebihan dapat merugikan kesehatan, misalnya kolesterol dan lemak jenuh. Dalam berbagai makanan, komponen lemak memegang peranan penting yang menentukan karakteristik fisik keseluruhan, seperti aroma, tekstur, rasa dan penampilan. Karena itu sulit untuk menjadikan makanan tertentu menjadi rendah lemak (low fat), karena jika lemak dihilangkan, salah satu karakteristik fisik menjadi hilang. Lemak juga merupakan target untuk oksidasi, yang menyebabkan pembentukan rasa tak enak dan produk menjadi berbahaya.

Analisis lemak dalam makanan meliputi : Kadar lemak total Jenis lemak yang adaSifat fisikokima lemak, seperti kristalisasi, titik leleh, titik asap, rheologi, densitas dan warna Struktur lemak dalam makanan

2. Sifat Lemak dalam Makanan

Lemak biasanya dinyatakan sebagai komponen yang larut dalam pelarut organik (seperti eter, heksan atau kloroform), tapi tidak larut dalam air. Senyawa yang termasuk golongan ini meliputi triasilgliserol, diasilgliserol, monoasilgliserol, asam lemak bebas, fosfolipid, sterol, karotenoid dan vitamin A dan D. Fraksi lemak sendiri mengandung campuran kompleks dari berbagai jenis molekul. Namun triasilgliserol merupakan komponen utama sebagian besar makanan, jumlahnya berkisar 90-99% dari total lemak yang ada.

Fosfolipid

Dr.RH : Analisis Makanan_3. Analisis Lemak1

Triasilgliserol merupakan ester dari tiga asam lemak dan sebuah molekul gliserol. Asam lemak yang ditemukan di makanan bervariasi panjang rantainya, derajat ketidakjenuhannya dan posisinya pada molekul gliserol. Akibatnya fraksi triasilgliserol sendiri mengandung campuran kompleks dari berbagai jenis molekul yang berbeda. Masing-masing jenis lemak mempunyai profil lemak yang berbeda yang menentukan sifat fisikokimia dan nutrisinya. Istilah lemak, minyak dan lipid sering digunakan secara berbeda oleh ahli makanan. Umumnya yang dimaksud lemak adalah lipid yang padat, sedangkan minyak adalah lipid yang cair pada suhu tertentu.

3. Pemilihan dan Persiapan Sampel

Validitas hasil analisis tergantung sampling yang baik dan persiapan sampel sebelum dilakukan analisis. Idealnya komposisi sampel yang dianalisis harus mendekati sama dengankondisi makanan saat sampel diambil. Preparasi sampel pada analisis lemak tergantung pada jenis makanan yang dianalisis (contoh daging, susu, kue dan krim), sifat komponen lemak (seperti volatilitas, peluang oksidasi, kondisi fisik) dan jenis prosedur analisis yang digunakan (seperti ekstraksi solven, ekstraksi non-solven, instrumentasi). Untuk menentukan prosedur preparasi sampel, perlu diketahui struktur fisik dan lokasi lemak penting dalam makanan. Umumnya preparasi sampel harus ilakukan dalam lingkungan yang meminimalkan perubahan spesifik terhadap lemak. Jika oksidasi menjadi masalah, penting untuk melakukan preparasi sampel dalam atmosfer nitrogen, temperatur rendah, minim cahaya atau dengan penambahan antioksidan. Bila kandungan lemak padat atau struktur kristal penting, perlu dilakukan kontrol suhu dan penanganan sampel secara khusus.

4. Penentuan Kadar Lemak Total

4.1. Pendahuluan

Kadar lemak total dalam makanan perlu ditentukan karena: Faktor ekonomi Aspek legal (mematuhi standar/aturan pelabelan nutrisi) Aspek kesehatan (perkembangan makanan rendah lemak) Aspek kualitas (sifat makanan tergantung kadar lemak total) Faktor proses (kondisi proses tergantung kadar lemak total)

Karakteristik fisikokimia utama dari lemak yang digunakan untuk membedakan lemak dari komponen lain dalam makanan adalah kelarutannya dalam pelarut organik, ketidaktercampuran dengan air, karakteristik fisik (densitas yang rendah dan sifat spektroskopik.

Teknik analisis berdasarkan ketiga karakter di atas diklasifikasikan menjadi : (i) ekstraksi solven(ii) ekstraksi non-solven(iii) metode instrumental

4.2. Ekstraksi Solven

Fakta bahwa lemak larut dalam air, tapi tidak larut dalam air, membuat pemisahan lemak dari komponen makanan lain yang larut air seperti protein, karbohidrat dan mineral, menjadi mudah. Teknik ekstraksi solven merupakan metode yang paling sering digunakan untuk isolasi lemak dan menentukan kandungan lemak dalam makanan.

Preparasi SampelPreparasi sampel untuk ektraksi solven biasanya meliputi beberapa tahap:Pengeringan sampel. Sampel perlu dikeringkan sebelum ekstraksi solven, karena beberapa pelarut organik tidak bisa berpenetrasi dengan baik bila ada air dalam sampel makanan, sehingga ekstraksi menjadi tidak efisien.Pengecilan ukuran partikel. Sampel kering biasanya perlu dihaluskan sebelum ekstraksi solven untuk menghasilkan sampel yang homogen dan meningkatkan luas permukaan lemak. Penghalusan sering dilakukan pada suhu rendah untuk mengurangi oksidasi lemak.Hidrolisis asam. Beberapa jenis makanan mengandung lemak yang membentuk kompleks dengan protein (lipoprotein) atau polisakarida (glikolipid). Untuk menentukan kadar senyawa ini, perlu dilakukan pemutusan ikatan antara lemak dan komponen non-lemak sebelum ekstraksi solven. Hidrolisis asam umumnya dilakukan untuk melepaskan lemak terikat sehingga lebih mudah terekstraks, misalnya dengan mendigesti sampel selama 1 jam dengan HCl 3N.Pemilihan solven. Solven ideal untuk ekstraksi lemak harus mampu secara sempurna mengesktraksi semua komponen lemak dari makanan, dan meninggalkan komponen selain lemak. Efisiensi solven tergantung polaritas lemak yang ada. Lemak polar (seperti glikolipid atau fosfolipid) lebih mudah larut dalam solven yang lebih polar (alkohol) dari pada dalam solven non-polar (seperti heksan). Sebaliknya lemak non- polar (seperti triasilgliserol) lebih mudah larut dalam solven non-polar dibanding dalam solven polar. Fakta bahwa lemak yang berbeda mempunyai polaritas yang berbeda menyebabkan tidak mungkin menggunakan pelarut organik tunggal untuk mengesktraksi semuanya. Sehingga penentuan kandungan lemak total menggunakan ekstraksi solven tergantung pada pelarut organik yang digunakan untuk ekstraksi. Selain pertimbangan di atas, solven juga harus murah, mempunyai titik didih rendah (sehingga mudah dipisahkan dengan evaporasi), non-toksik dan tidak mudah terbakar. Pelarut yang biasa digunakan untuk penentuan kadar lemak total dalam makanan adalah etil eter, petroleum eter, pentan dan heksan.

Macam-macam Ekstraksi Solven :

a. Batch Solvent ExtractionMetode ini dilakukan dengan mencampur sampel dan solven dalam wadah yang sesuai (misalnya corong pisah). Wadah dikocok kuat, solven organik dan fase air dipisahkan (oleh gravitasi atau dengan sentrifugasi). Fase air dihilangkan, dan konsentrasi lemak ditentukan dengan menguapkan solven dan mengukur massa lemak yang tersisa.% lemak = 100 x (berat lemak / berat sampel)Prosedur ini harus diulang beberapa kali untuk meningkatkan efisiensi proses ekstraksi. Fase air diekstraksi kembali dengan solven baru, kemudian semua fraksi solven dikumpulkan dan kadar lemak ditentukan dengan penimbangan setelah solven diuapkan.b. Semi-Continuous Solvent Extraction

Alat yang paling sering digunakan dalam metode ini adalah soxhlet, dimana efisiensi ekstraksi lebih baik dari pada metode Batch Solvent Extraction. Sampel dikeringkan, dihaluskan dan diletakkan dalam thimble berpori. Thimble diletakkan dalam alat soxhlet yang dihubungkan dengan kondensor. Labu soxhlet dipanaskan, solven menguap, terkondensasi dan masuk ke bejana ekstraksi yang berisi sampel, dan mengesktraksi sampel. Lemak tertinggal di labu karena perbedaan titik didih. Pada akhir ekstraksi, solven diupakan dan massa lemak yang tersisa ditimbang.

Prosedur :1. Timbang kurang lebih 2 g sampel, masukkan dalam timble ekstraksi.2. Timbang labu ekstraksi yang telah dikeringkan.3. Masukkan eter anhidrat dalam labu didih (labu ekstraksi).4. Rangkai alat : labu didih, labu soxhlet, kondensor.5. Lakukan ekstraksi dengan kecepatan tetesan solven dari kondensor 5-6 tetes per detik selama 4 jam.6. Keringkan labu didih yang berisi ekstrak lemak di oven pada 100C selama 30 min,dinginkan di desikator dan timbang.

% lemak = 100 x (berat lemak / berat sampel)

c. Continuous Solvent ExtractionMetode Goldfish merupakan metode yang mirip dengan metode Soxhlet kecuali labu ekstraksinya dirancang sehingga solven hanya melewati sampel, bukan merendam sampel.Hal ini mengurangi waktu yang dibutuhkan untuk ekstraksi, tapi dengan kerugian bisa terjadi saluran solven dimana solven akan melewati jalur tertentu dalam sampel sehingga ekstraksi menjadi tidak efisien. Masalah ini tidak terjadi pada metode Soxhlet, karena sampel terendam dalam solven.

d. Accelerated Solvent ExtractionEfisiensi ekstraksi solven dapat ditingkatkan dengan melakukannya pada suhu dan tekanan tinggi. Efektivitas solven untuk ekstraksi lemak dari sampel makanan meningkat dengan peningkatan temperatur, namun tekanan juga harus ditingkatkan untuk menjaga solven tetap dalam keadaan cair. Hal ini akan mengurangi jumlah pelarut yang dibutuhkan sehingga menguntungan dari sisi lingkungan. Sudah tersedia instrumen untuk ekstraksi lemak pada suhu dan tekanan tinggi.

e. Supercritical Fluid ExtractionEkstraksi solven dapat dilakukan dengan alat khusus menggunakan CO2 superkritik sebagi pelarut, yang sangat ramah lingkungan karena tidak menggunakan pelarut organik. Bila CO2 ditekan dan dipanaskan di atas temperatur kritis tertentu, akan menjadi cairan superkritik, yang mempunyai karakteristik gas maupun cairan. Karena CO2 berbentuk gas maka mudah berpenetrasi ke dalam sampel dan mengekstraksi lemak, dan karena juga berbentuk cair maka CO2 dapat melarutkan sejumlah besar lemak (terutama pada tekanan tinggi).

Prinsip dari alat ini adalah, sampel makanan dipanaskan dalam bejana bertekanan tinggi kemudian dicampur dengan cairan CO2 superkritik. CO2 mengekstraksi lemak dan membentuk lapisan solven terpisah dari komponen air. Tekanan dan suhu solven kemudian diturunkan menyebabkan CO2 berubah menjadi gas, sehingga menyisakan fraksi lemak. Kandungan lemak dalam makanan dihitung dengan menimbang lemak yang terekstraksi, dibandingkan dengan berat sampel.

4.3. Metode Ekstraksi Cair Nonsolven

Sejumlah ekstraksi cair tidak menggunakan pelarut organik untuk memisahkan lemak dari bahan lain dalam makanan, contohnya dengan metode Babcock, Gerber dan Deterjen, yang sering digunakan untuk menentukan kadar lemak dalam susu dan produk olahan (dairy product).

Metode BabcockSejumlah sampel susu dipipet secara akurat ke dalam botol Babcock. Asam sulfat dicampur dengan susu, yang akan mendigesti protein, menghasilkan panas dan merusak lapisan yang mengelilingin droplet lemak, sehingga melepaskan lemak. Sampel kemudian disentrifuse saat masih panas (55-60oC) yang akan menyebabkan lemak cair naik ke leher botol. Leher botol telah diberi skala yang menunjukkan persen lemak. Metode ini membutuhkan waktu 45 menit, dengan presisi hingga 0,1%. Metode ini tidak menentukan kadar fosfolipid dalam susu, karena berada di fase air atau di antara fase lemak dan air.

Susu krim keju

Metode GerberMetode ini mirip dengan metode Babcock, tapi menggunakan asam sulfat dan isoamil alkohol, dengan bentuk botol yang sedikit berbeda. Metode ini lebih cepat dan sederhana dibanding metode Babcock. Isoamil alkohol digunakan untuk mencegah pengarangan gula karena panas dan asam sulfat, yang pada metode Babcock menyebabkan sulitnya pembacaan skala. Sama seperti metode Babcock, metode ini tidak menentukan posfolipid.

Metode deterjenSampel dicampur dengan kombinasi surfaktan dalam botol Babcock. Surfaktan akan menggantikan membran yang menyelubungi droplet emulsi dalam sampel susu, menyebabkan lemak terpisah. Sampel disentrifugasi sehingga lemak akan berada di leher botol sehingga kadar bisa ditentukan.

4.4. Metode Instrumentasi

Ada banyak metode instrumen tersedia untuk penentuan kadar lemak total dalam makanan. Berdasarkan prinsip fisikokimianya, metode-metode ini dikategorikan berdasarkan 3 prinsip yaitu : (i) penentuan sifat fisik, (ii) pengukuran kemampuan absorpsi radiasi gelombang elektromagnetik, dan (iii) pengukuran kemampuan memantulkan radiasi gelombang elektromagnetik. Masing-masing metode mempunyai keuntungan dan kerugian, serta kelompok sampel makanan yang memungkinkan untuk diuji.5. Penentuan Karakteristik atau Sifat Kimia Lemak

5.1. Bilangan Iodium

Bilangan iodium merupakan ukuran derajat ketidakjenuhan, menunjukkan jumlah ikatan rangkap C=C dalam sejumlah lemak atau minyak. Bilangan iodium dinyatakan sebagai gram iodium yang diserap per 100 g sampel. Semakin tinggi derajat ketidakjenuhan, semakin banyak iodium terserap dan semakin tinggi nilai bilangan iodium.

Prosedur :Sejumlah lemak atau minyak yang sudah dilarutkan dalam solven, direaksikan dengan sejumlah iodium (bisa digunakan I2, ICl atau IBr). Adisi halogen pada ikatan rangkap terjadi sesuai persamaan [3]. Kalau digunakan ICl atau IBr, larutan KI ditambahkan untuk mereduksi sisa ICl menjadi iodium (I2) bebas (persamaan [4]). Iodium yang terlepas dititrasi dengan Natrium tiosulfat standar menggunakan indikator amylum (persamaan [5]), dan bilangan iodium dihitung dengan persamaan [6]

Dimana :

5.2. Bilangan Penyabunan

Penyabunan adalah proses pemutusan lemak netral menjadi gliserol dan asam lemak dengan adanya alkali (persamaan 8).

Bilangan penyabunan merupakan jumlah basa yang diperlukan untuk menyabunkan sejumlah lemak atau minyak, dinyatakan sebagai miligram KOH yang dibutuhan untuk menyabunkan1 gram sampel.

Bilangan penyabunan merupakan indeks rata-rata berat molekul triasilgliserol dalam sampel. Semakin kecil bilangan saponifikasi, semakin panjang rata-rata rantai asam lemak.

Dimana :

Prosedur :

Larutan alkoholik kalium hidroksida berlebih ditambahkan ke dalam sampel dan larutan dipanaskan untuk menyabunkan lemak. KOH yang tidak bereaksi dititrasi dengan HCl standar menggunakan indikator fenol ftalein, dan bilangan penyabunan dihitung dengan persamaan [9].

Dr.RH : Analisis Makanan_3. Analisis Lemak105.3. Bilangan Asam

Pengukuran keasaman suatu lemak menunjukkan jumlah asam lemak yang dihidrolisis dari triasilgliserol [persamaan 11]. Asam lemak adalah persentase bobot dari asam lemak tertentu (misalkan persen asam oleat).

Bilangan asam didefinisikan sebagai mg KOH yang diperlukan untuk menetralkan asam lemak yang ada di 1 g lemak atau minyak.Bilangan asam sering digunakan sebagai indikator kualitas untuk minyak goreng, dengan nilai batas adalah 2 mg KOH/ g minyak.

Prosedur :Pada sampel lemak cair, ditambahkan etanol 95% netral dan indikator pp. Sampel kemudian dititrasi dengan NaOH dan persen asam lemak bebas dihitung dengan persamaan [13].

Di mana :

5.4. Bilangan Peroksida

Bilangan peroksida didefinisikan sebagai miliequivalen (mEq) peroksida per kg sampel. Bilangan peroksida ditentukan dengan titrasi redoks. Diasumsikan bahwa senyawa yang bereaksi di bawah kondisi uji adalah peroksida atau produk sejenis dari oksidasi lipid.

Prosedur :Lemak atau sampel minyak dilarutkan dalam asam asetat glasial-isooktan (3:2). Dengan penambahan kalium iodida berlebih (yang akan bereaksi dengan peroksida), akan diproduksi iodium [persamaan 14]. Larutan kemudian dititrasi dengan larutan Na thiosulfat standar dengan indikator amilum. Bilangan peroksida dihitung dengan persamaan [15].

Dimana :

Aplikasi :Bilangan peroksida mengukur produk transisi dari oksidasi (setelah terbentuk, peroksida dan hidroperoksida berubah jadi produk lain). Nilai yang rendah menunjukkan awal maupun oksidasi lanjut, yang bisa dibedakan dengan mengukur bilangan peroksida dari waktu ke waktu atau dengan mengukur produk oksidasi sekunder.

Untuk penentuan dalam sampel makanan, kerugian dari metode ini adalah sampel yang digunakan sekitar 5 g, sehingga sulit mendapat jumlah yang cukup bila sampel akann rendah lemak.Makanan berkualitas baik, lemak dan minyak yang berbau segar akan mempunyai bilangan peroksida nol atau mendekati nol. Bilangan peroksida >20 menunjukkan kualitas minyak atau lemak yang sangat buruk, biasanya teridentifikasi dari bau yang tidak enak. Untuk minyak kedelai, bilangan peroksida 1-5, 5-10 dan >10 menunjukkan berturut-turut tingkat oksidasi rendah, sedang dan tinggi.