4

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Minyak Dedak Padi

2.1.1 Kandungan Zat dalam Minyak Dedak Padi

Minyak dedak padi atau biasa disebut oryza sativa bran oil didapat dari ekstraksi dedak

padi. Sama seperti minyak pangan lainnya, minyak dedak padi tersusun atas sejumlah besar

trigliserida. Sebagian besar trigliserida yang terkandung dalam minyak dedak padi

tersusun atas asam lemak tak jenuh, terutama oleat dan linoleat. Selain itu, minyak dedak

mengandung antioksidan berupa vitamin E, dan oryzanol (Putrawan, 2004). Berikut ini

akan dijelaskan berbagai kandungan zat yang ada pada minyak dedak padi :

1. Asam lemak tak jenuh

Asam lemak tak jenuh adalah asam alkanoat berderajat tinggi (rantai C lebih dari 6) yang

memiliki paling sedikit satu ikatan ganda di antara atom-atom penyusunnya. Asam lemak

tak jenuh dibutuhkan tubuh manusia karena mengandung energi tinggi dan juga berfungsi

sebagai antioksidan. Asam-asam lemak yang tergolong asam lemak tak jenuh antara lain :

asam oleat, asam linoleat, asam linolenat. Asam lemak tak jenuh dapat dideteksi dengan

pengujian bilangan iodine. Bilangan iodine adalah jumlah massa iodine (dalam gram) yang

terabsorb oleh 100 gram minyak (Woodman, 1941). Tiap 1 ikatan rangkap dalam minyak

akan mengikat 2 atom iodium atau ekivalen dengan 1 molekul I2, maka untuk setiap 71

gram I2 yang terabsorb berarti ada 6,022 x 1023 ikatan rangkap dalam minyak tersebut.

5

Kandungan asam lemak bebas minyak dedak padi dan minyak pangan lainnya secara

lengkap disajikan dalam table berikut :

Tabel 2.1 Kandungan asam lemak bebas dalam minyak dedak padi dibandingkan dengan

minyak pangan lainnya

Minyak pangan Palmitat

( 16 : 0 )

Stearat

( 18 : 0)

Oleat

( 18 : 1)

Linoleat

( 18 : 2)

Linolenat

( 18 : 3 )

Miristat

( 14 : 0 )

Arakidonat

( 20 : 0 )

Minyak dedak padi 12 ~ 18 1 ~ 3 40 ~ 50 29 ~ 42 0,5 ~ 1 0,4 ~ 1 0

Minyak jagung 8 ~ 12 2 ~ 5 14 ~ 49 34 ~ 62 0 0 ~ 1,7 0

Minyak bunga

matahari

3 ~ 6 1 ~ 3 14 ~ 43 44 ~75 0 0 0 ~ 4

Minyak wijen 7 ~9 4 ~ 5 37 ~ 49 35 ~ 47 0 0 0 ~ 1

Minyak kapas 20 ~ 23 1 ~ 3 23 ~ 35 42 ~ 54 0 ~ 11 0,5 ~ 1,5 0,2 ~ 1,5

(sumber: Salunkhe, 1991)

2. Vitamin E

Vitamin E adalah salah satu vitamin yang larut dalam lemak yang juga merupakan

Gambar 2.1 Asam-asam lemak tak jenuh

6

antioksidan penting yang berguna untuk membantu penyerapan lemak, melindungi tubuh

dari serangan radikal bebas yang dapat menyebabkan kanker, dan juga mencegah timbulnya

berbagai macam penyakit, seperti katarak, Parkinson dan Alzheimer (Wikipedia.org).

Vitamin E alami memiliki delapan jenis isomer, empat di antaranya tocopherol dan empat

jenis lainnya tocotrienol, semuanya memiliki cincin chromanol dengan kelompok hidroksil

yang dapat melepas atom hidrogen untuk mengurangi radikal bebas. Isomer yang paling

banyak dikenal adalah alpha-tocopherol yang memiliki keaktifan paling tinggi. Dosis

vitamin E yang dianjurkan oleh U.S. Dietary Reference Intake adalah 15 mg/hari.

Gambar 2.2 Tocopherol-alpha

Gambar 2.3 Tocopherol

Gambar 2.4 Tocotrienol

3. Oryzanol

Oryzanol merupakan antioksidan campuran dari ester asam ferulat, sterol dan triterpen

alcohol. Oryzanol adalah salah satu jenis senyawa yang dikandung oleh tumbuhan dan

memiliki kemampuan sebagai antioksidan. Beberapa jenis oryzanol antara lain α-oryzanol,

7

β-oryzanol dan γ-oryzanol.

α-oryzanol memiliki nama jual Oliver Lock. α-oryzanol berwujud lembaran berwarna putih

dan digunakan sebagai obat untuk penyakit tekanan darah tinggi. Penggunaannya selama

ini hanya berkisar di daerah Jepang.

β-oryzanol terdapat pada tanaman shea (Vitellaria paradoxa Butytrospermum parkii),

sejenis tanaman yang berasal dari Afrika Barat. Biji dari tanaman ini digunakan sebagai

bahan baku pembuatan shea butter.

γ-oryzanol adalah oryzayl ester dari asam ferulat yang memiliki kemampuan sebagai

antioksidan. γ-oryzanol terdiri dari triterpene alkohol ester 3-methoxy-4-hydroxy cinnamat

acid berumus molekul (C40H58O4) dan (C41H60O4). γ-oryzanol mudah larut dalam aseton

dan asam lemak ester (F.J Cleveland, 1968). γ-oryzanol meleleh pada suhu 136°C

(276.8°F), memiliki massa molekul relatif sebesar 602,98 g/mol dan tidak mudah terbakar.

γ-oryzanol juga dilaporkan tidak memiliki senyawa racun genetik (genotoxat) dan bebas

senyawa karsinogen (US 6410762(2002)). Struktur γ-oryzanol ditunjukkan oleh gambar

Gambar 2.5 Struktur molekul oryzanol (C40H58O4)

γ-oryzanol terdiri dari sepuluh komponen penyusun yang dianalisa menggunakan

kromatografi gas. Kesepuluh komponen penyusun ini adalah Δ7-stigmastenyl ferulate,

stigmasteryl ferulate, cycloartenyl ferulate, 24-methylenecycloartanyl ferulate, Δ7–

campesteryl ferulate, campesteryl ferulate, Δ7-sitostenyl ferulate, sitosteryl ferulate,

8

compestanyl ferulate, dan sitostanyl ferulate. Dari seluruh komponen penyusun tersebut,

komponen penyusun terbesarnya adalah cycloartenyl ferulate, 24-methylenecycloartanyl

ferulate, dan campesteryl ferulate. Ketiga komponen tersebut terdapat sebanyak ~80%

dalam γ-oryzanol.

Oryzanol terdapat pada minyak dedak padi Kandungan oryzanol pada minyak dedak padi

sebesar 1 ~ 2 % berat. Fungsi oryzanol bagi kesehatan manusia yaitu untuk menurunkan

kadar kolesterol dalam darah dan menurunkan resiko terserang sakit jantung kononer.

γ-oryzanol juga dapat meningkatkan pelepasan endorphin (penghilang rasa sakit),

membantu pertumbuhan, melancarkan sirkulasi darah, menstimulasi sekresi hormon, dan

meningkatkan pertumbuhan jaringan otot selama membakar lemak dalam tubuh. Selain itu,

γ-oryzanol juga mampu melancarkan peredaran darah, mempercepat metabolisme, dan

sebagai antibiotik dan anti bakteri. Senyawa ini juga telah dilaporkan baik untuk penyakit

saraf otonom. γ-oryzanol bukan merupakan bahan gizi yang pokok, sehingga tidak ada

kasus kekurangan senyawa ini. Tetapi, penambahan senyawa ini pada formula makanan

dapat bermanfaat bagi kalangan atlet dan kalangan orang-orang yang memiliki aktivitas

dinamik. Selain itu, γ-oryzanol digunakan juga sebagai suplemen penambah konsentrasi,

dan memperkuat sistem kesetimbangan tubuh. Namun penggunaan γ-oryzanol secara

berlebihan dapat mengakibat kesulitan tidur, iritasi pada kulit, dehidrasi, sakit kepala ringan

dan gangguan pencernaan.

4. Fitosterol

Fitosterol adalah lemak tumbuh-tumbuhan nabati yang dapat mengurangi penyerapan

kolesterol, sehingga kolesterol didalam darah dapat dikendalikan. Dengan mengendalikan

kolesterol berarti kita dapat mencegah penyumbatan pembuluh koroner , artinya kita dapat

mengurangi kemungkinan serangan jantung. Efek/pengaruh pengendalian kolesterol ini

didapat bila kita mengkonsumsi fitosterol sebanyak 0,6 g – 2 g / hari.

9

Gambar 2.6 Struktur ergosterol

Gambar 2.7 Struktur sitosterol

5. Asam phytat

Asam phytat merupakan salah satu antioksidan yang sering terdapat pada kacang-kacangan

atau biji-bijian yang dapat mencegah atau bahkan mengobati kanker (Wikipedia.org).

Selain itu asam phytat juga memiliki memiliki kemampuan untuk mengikat mineral

sehingga mengkonsumsi asam phytat secara berlebih dapat mengakibatkan tubuh

kekurangan mineral.

10

Gambar 2.8 Struktur asam phytat

6. Asam ferulat

Asam ferulat adalah suatu antioksidan yang dapat menetralkan radikal bebas yang banyak

terkandung dalam biji dan daun banyak tumbuhan, terutama pada dedak padi-padian. Asam

ferulat memiliki banyak manfaat bagi manusia, seperti : mencegah penuaan, mencegah

penyakit kanker, menurunkan kadar kolesterol, mencegah osteoporosis, mencegah

kerusakan membran sel saraf, meningkatkan performa atletik, dan meningkatkan kekebalan

dari penyakit infektif. Dosis yang dianjurkan untuk pengkonsumsian asam ferulat adalah

250 mg/hari.

Gambar 2.9 Struktur asam ferulat

11

Berikut ini disajikan tabel kandungan zat dalam berbagai minyak pangan.

Tabel 2.2 Kandungan zat anti-oksidan dalam minyak dedak padi dibandingkan minyak

pangan lainnya

Minyak

pangan

Tocopherol

(ppm)

Tocotrienol

(ppm)

Oryzanol

(ppm)

Total (ppm)

Minyak dedak

padi

81 336 2000 2417

Canola 51 0 0 51

Minyak bunga

matahari

650 0 0 650

Minyak

kacang kedelai

487 0 0 487

Minyak palm 256 149 0 405

2.1.2 Tahap Produksi Minyak Dedak Padi

Dedak padi mengandung 17 ~ 23 % minyak. Ekstraksi dedak padi dilakukan dengan

menggunakan pelarut mudah menguap, seperti heksan (Salunkhe, 1991). Minyak dedak

hasil ekstraksi (minyak dedak mentah) dipisahkan dari pelarut melalui proses penguapan.

Setelah itu dilakukan proses pemurnian yang meliputi: dewaxing, degumming, netralisasi,

pemucatan, deodorisasi, dan winterisasi (Cornelius,1980). Penjelasan dari masing-masing

tahap tersebut adalah sebagai berikut:

1. Dewaxing

Dewaxing adalah penyingkiran lilin dari minyak dedak padi. Salah satu metode

12

dewaxing adalah dengan mengunakan metode sentrifugasi. Lilin memiliki nilai

gravitasi spesifik yang mirip dengan minyak dedak padi, sehingga perlu

ditambahkan sodium silikiat ke dalam heksan dan minyak dedak padi. Dalam

kondisi tersebut, lilin akan berikatan dengan air sehingga lilin akan mudah

dipisahkan dari minyak.

2. Degumming

Degumming adalah penyingkiran fospolipid, glikolipid, koloid gula dan protein.

Penyingkiran gum dilakukan karena gum dapat mempersulit proses netralisasi

akibat pembentukan emulsi yang akan terjadi selama proses netralisasi jika gum

tidak disingkirkan. Gum juga dapat menyebabkan penyumbatan pada pompa

ataupun sistem perpipaan.

Metode yang umum dilakukan dalam proses degumming adalah penambahan asam

sulfat atau asam fosfat pada temperatur sedang dan diikuti dengan penyaringan.

3. Netralisasi

Netralisasi adalah proses pengkondisian kadar asam lemak bebas agar tetap konstan.

Netralisasi dilakukan dengan mengkonversi asam lemak bebas menjadi garam

sodium dan selanjutnya dipisahkan dengan cara senrifugasi. Metode ini dapat

mengakibatkan hilangnya 12 ~ 40% minyak mentah.

4. Bleaching

Bleaching adalah proses mencerahkan warna dan meningkatkan stabilitas minyak.

Bleaching dilakukan menggunakan karbon teraktifkan atau bleaching earth.

5. Deodorisasi

Deodorisasi adalah proses menghilangkan bau peroksida aldehid, dan keton hasil

dari degradasi minyak. Proses yang dilakukan adalah sebagai berikut: minyak

13

dipanaskan dari 220 °C sampai dengan 250 °C pada tekanan vakum 3 sampai

dengan 5 mmHg. Setelah itu, minyak disaring dan didinginkan hingga 60 °C .

6. Winterisasi

Winterisasi adalah proses mendinginkan minyak pada waktu dan temperatur

tertentu. Winterisasi bertujuan untu menyingkirkan gliserida. Sebagai pendingin

digunakan salt brine atau glikol propilen dingin untuk meminimalkan beda

temperatur antara temperature refrigasi dan minyak. Pendinginan minyak dilakukan

hingga 30 ~ 35 °C secara perlahan pada laju 15 C/12 jam dengan pengadukan

lambat kemudian didinginkan kembali hingga 4 ~ 5 °C tanpa pengadukan dan

selanjutnya diikuti melting selama 22 ~ 48 jam sehingga minyak mengkristal.

Winterisasi dilakukan untuk menghilangkan gliserida jenuh.

2.2 Stabilisasi Minyak Dedak Padi

Stabilisasi dedak padi bertujuan mendeaktivasi enzim lipase yang ada di dalam dedak.

Tingginya kadar asam lemak bebas menyebabkan penurunan pada kualitas minyak dedak

padi. Asam lemak bebas adalah hasil dari hidrolisis lemak oleh enzim pemecah lemak yang

dinamakan enzim lipase. Bilangan asam dapat digunakan untuk mengetahui kadar asam

lemak bebas. Bilangan asam adalah jumlah massa KOH (dalam miligram) yang dibutuhkan

untuk menetralisasi asam lemak bebas dalam 1 gram minyak.(Woodman, 1941).Enzim

lipase tidak aktif ketika berada dalam gabah sebelum penggilingan. Enzim lipase menjadi

aktif setelah mengalami kontak dengan udara akibat proses penggilingan. Hal lain yang

diakibatkan oleh hidrolisis asam lemak bebas adalah hilang minyak dan bau tengik Hilang

minyak akibat enzim lipase dalam dedak dapat mencapai 4 %/hari dan kadar asam lemak

bebas dapat meningkat menjadi 10% dalam waktu beberapa jam saja. Semakin tinggi kadar

asam lemak bebas, pemurnian minyak dedak menjadi semakin sulit dan ekstraksi minyak

14

dedak menjadi semakin kurang ekonomis.

Metode yang digunakan dalam stabilisasi minyak dedak dapat dibagi ke dalam dua bagian

yaitu stabilisasi kimia dan stabilisasi fisik :

1. Stabilisasi Kimia

Stabilisasi kimia adalah stabilisasi dengan menggunakan senyawa kimia. Salah satu contoh

stabilisasi kimia adalah dengan menggunakan HCl dan SO2. Dari semua zat kimia yang

diuji, SO2 menunjukkan kapasitas yang paling besar untuk menghancurkan enzim lipase.

Enzim lipase dari dedak padi dihancurkan dengan 5 ~ 15 % SO2 selama 5 sampai dengan

10 jam dalam ruang tertutup dan pengeringan dengan sinar matahari (Paten Jepang 1919).

Akhir-akhir ini sodium metabisulfit digunakan sebagai sumber sulphur dioksida dalam tes

laboratorium. Pencampuran dedak dan metabisulfit menunjukkan karakteristik storage yang

memuaskan ( index iodine turun dr 108,8-75,8 dan germ dari 144,8-71,5). Namun,

penggunaan SO2 dapat menyebabkan korosi pada peralatan.

2. Stabilisasi fisik

Metode stabilisasi fisik terdiri dari: penyimpanan pada suhu rendah, penyimpanan dalam

atmosfer inert, iradiasi, dan pemasakan.

a. Penyimpanan pada suhu rendah

Penyimpanan pada suhu rendah dapat mengurangi kecepatan hidrolisis lemak, tapi tidak

menghancurkannya. Aktivitas enzimatik akan berlangsung kembali ketika dedak mencapai

temperatur ambient. Penyimpanan dedak pada vacuum flask dengan suhu -70 °C dapat

mempertahankan level FFA tanpa deteriorasi selama 15 hari.

b. Penyimpanan dalam atmosfer inert

Berikut ini adalah beberapa data penyimpanan dedak padi dalam berbagai atmosfer inert :

15

Oksigen bertekanan tinggi dapat mengurangi pertumbuhan lumut, proliferasi serangga

dan reaksi oksidasi tapi tidak dapat menghancurkan aktifitas lipolitik.

Penyimpanan dalam atmosfer nitrogen pada suhu ambient (20 °C ~ 25 °C) dapat

mengembangkan asam lemak bebas sekitar 40 % dalam 23 hari.

Pengemasan dedak dalam atmosfer karbon dioksida dapat meningkatkan kadar asam

lemak bebas sebanyak 40% dalam tiga minggu. Tetapi CO2 dapat menjaga dedak dari

serangga dan lumut.

c. Irradiasi

Salah satu contoh iradiasi adalah menggunakan sinar gamma. Hasil percobaan

menunjukkan bahwa level FFA tetap konstan pada percobaan dengan menggunakan sinar

gamma 1,2 x 106 radian. Pada keadaan ini lipase menjadi tidak aktif dan tidak terlihat

perubahan pada kuantitas asam lemak dan indeks iodium pada minyak. Namun, teknik

irradiasi merupakan teknik yang berbiaya tinggi.

d. Pemasakan

Metode pemasakan dapat dibagi ke dalam dua bagian yaitu pemasakan tanpa pemasakan

kering dan pemasakan basah

Stabilisasi pemasakan kering

Transfer panas ke dalam dedak dapat dilakukan dengan berbagai cara, diantaranya :

- mempertahankannya pada temperatur panas

- kontak langsung aliran udara panas , dll.

Stabilisasi pemasakan kering dapat mengurangi atau mendeaktivasi aktivitas enzimatik

karena proses ini dapat mengurangi persentase kelembaban dedak. Pemanasan pada suhu di

atas 105 °C akan menggelapkan warna dedak.

16

Beberapa alat stabilisasi yang menggunakan metode ini adalah:

- konveyor (drum terbuka)

Salah satu contoh alat adalah seperti pada gambar berikut ini:

Gambar 2.10 Konveyor ( drum terbuka )

Stabilisator ini didesain dengan dua konveyor ulir berdiameter masing-masing 22,8 cm dan

panjang total 3 m dengan selubung pemanas. Daya totalnya adalah 4,5 hp. Gas pembakaran

bersirkulasi melalui selubung dalam arah yang berlawanan dari dedak yang bersirkulasi

melalui konveyor. Vent berfungsi untuk memindahkan uap yang dihasilkan dedak.

- drum tertutup

Salah satu alat contoh alat jenis drum tertutup terdiri dari sebuah silinder metalik

horizontal, dengan selubung uap dan dua poros untuk pembakaran dengan kukus

bertekanan. Perlengkapan lainnya terdiri dari indikator suhu dan tekanan dan valve.

17

Silinder berputar dengan kecepatan delapan rpm dengan daya 5 hp. Operasi dilakukan

dengan muatan sebesar 200 ~ 250 kg. Proses ini akan mengurangi kelembapan dedak

sebesar 4 ~ 5 %. Alat tersebut ditunjukkan pada gambar di bawah ini:

Gambar 2.11 Drum tertutup

- Extrusion cooker

Extrusion cooker berfungsi untuk menonaktifkan enzim dan inhibitor enzim serta merusak

mikroorganisme dan serangga. Extruder beroperasi pada rentang temperatur 80 ºC ~ 155

ºC. Berikut ini disajikan gambar alat extrusion cooker:

18

Gambar 2.12 Pemasak ekstrusi untuk stabilisasi tanpa penambaham air

Extruder (extrusion cooker) terdiri dari sistem minyak hidraulik dengan pompa

hidrolik, tangki minyak, control valve, dan motor hidraulik. Motor hidrolik

mengalirkan umpan dari feed ke masukan ekstruder. Control valve akan mengatur

19

laju alir ke inlet ekstruder dari 0 ~ 50 rpm. Valve akan mengatur temperatur dan

kuantitas umpan. Produk akan dialirkan dari satu bagian ke bagian lain ulir ekstuder

menggunakan rotor yang berputar dengan kecepatan 500 ~ 1200 rpm.

Stabilisasi pemesakan basah

Air pada stabilisasi ini digunakan dalam bentuk uap yang memiliki fungsi fungsi :

a. sebagai sumber pemanasan dedak

b. sebagai peningkatan aktivitas air dalam dedak dan mengurangi ketahanan termal

dari enzim dan mikro organisme yang dikandung

Proses yang berdasarkan pada penggunaan uap dibagi kedalam tiga kelompok: stabilisasi

dedak dalam beras sebelum penggilingan, stabilisasi dedak dalam unggun diam,

danstabilisasi dedak dalam unggun bergerak

1. Stabilisasi dedak dalam beras sebelum penggilingan

Pemanasan padi dalam uap pada 100 °C selama satu menit dapat mencegah pembentukan

FFA dalam sekam padi dengan kelembapan 13% jika disimpan selama 15 hari pada suhu

25 °C. Kemampuan sistem dalam mendeaktivasi enzim lipase bergantung pada kondisi

pemrosesan dan perlakuan uap.

2. Stabilisasi dedak dalam unggun diam

Perbedaan pada kelembaban akan menghasilkan perbedaan pada hasil yang diperoleh.

3. Stabilisasi dedak dalam unggun bergerak

Secara umum, waktu minimal yang dibutuhkan untuk menonaktifkan enzim pada dedak

dengan menggunakan unggun bergerak adalah tiga menit. Proses ini memakan biaya besar

dan sulit untuk menghindari kontaminasi mikroba pada dedak.

20

Beberapa alat yang digunakan pada proses stabilisasi pemesakan basah adalah sebagai

berikut:

a. screw conveyor untuk kukus langsung dalam unggun bergerak

Contoh alat yang menggunakan prinsip kerja kukus langsung dalam unggun bergerak

ditunjukkan dalam gambar berikut :

Gambar 2.13 Screw conveyor

Karakteristik alat tersebut adalah sebagai berikut :

a. Sistem umpan yang dilengkapi dengan bucket elevator, hopper, dan loading screw

b. Pemasak horizontal dengan selubung uap dan suntikan uap langsung yang

dilengkapi dengan sistem agitator

21

c. Pengering horizontal dengan selubung uap yang dilengkapi dengan agiator

d. Pengering horizontal cum-cooler dengan selubung uap yang dilengkapi dengan

agiator.

e. Konveyor pneumatic dengan pemisah siklon dan hopper

f. Sistem transmisi

g. Sistem control

Secara umum, prosesnya adalah dengan memanaskan dedak selama tiga menit dan

mengeringkan dedak untuk mengurangi kelembaban dari 14 % menjadi 3 %.

b. Uap langsung dalam unggun terfluidakan

Peralatan yang menggunakan prinsip uap langsung dalam unggun terfluidakan terdiri dari

unit inaktivasi, unit pengering, dan unit pendingin. Alat dan cara kerja disajikan dalam

gambar berikut ini:

22

Gambar 2.14 Alat unggun terfluidakan

c. Pemasak ekstrusi menggunakan air atau injeksi uap

Mesin memiliki diameter dalam sebesar 11,5 cm dengan panjang kurang lebih 1,3 m. Die

memiliki celah sebesar 15,8 mm dan shaft berputar pada kecepatan 216 rpm dengan daya

25 hp. Injector air ditempatkan pada jarak 1 meter dari keluaran dan injector uap pada jarak

23

30 cm dari injector air. Dedak dimasukkan ke mesin melalui ulir dan dialirkan sejauh 15

cm dan kemudian diinjeksikan dengan air. Setelah bergerak sejauh 75 cm, dedak

diinjeksikan dengan uap. Kelebapan uap akan berkurang sampai 25 % ketika didinginkan

dan dikeringkan dalam pengering. Gambar alat disajikan sebagai berikut:

Gambar 2.15 Pemasak ekstrusi untuk stabilisasi menggunakan air