9

TINJAUAN PUSTAKA

Specialty Fats Bernilai Tinggi: Cocoa Butter Equivalents

Specialty fats adalah suatu jenis lemak yang mempunyai fungsionalitas

khusus, sehingga mempunyai potensi aplikasi yang khusus pula. Dalam konteks

yang lebih luas, specialty fats dapat juga dikategorikan sebagai lipida terstruktur

(structured lipids/structured fats), yaitu suatu triasilgliserol (TAG) yang

mengandung campuran dari asam lemak dengan karakteristik tertentu dan

teresterifikasi dalam kerangka gliserol untuk tujuan memberikan fungsionalitas

tertentu, baik fungsionalitas kesehatan maupun fungsionalitas fisik lainnya

(Hariyadi 2009). Sedangkan menurut Osborn dan Akoh (2002a), lipida terstruktur

adalah TAG yang dimodifikasi untuk diubah komposisi asam lemak atau

distribusi posisinya dalam kerangka gliserol secara reaksi kimia dan/atau

enzimatik dan/atau rekayasa genetika untuk memperbaiki nilai gizi atau sifat-sifat

fungsionalnya.

Berbagai jenis specialty fats telah dikembangkan oleh industri minyak dan

lemak dari tahun ke tahun dalam upaya mendukung berkembangnya industri

pangan, nutrisional, farmasi, kosmetik maupun perawatan personal. Di antara

specialty fats, cocoa butter alternatives (CBA) mungkin mewakili specialty fats

yang paling beragam dan paling banyak dikembangkan. CBA didesain untuk

memberikan alternatif, baik secara ekonomi maupun fungsional terhadap

ingridien bernilai ekonomi tinggi, cocoa butter (CB). CB berkontribusi penting

terhadap sifat-sifat tekstural dan sensori produk-produk coklat confectionery.

Produsen CBA selalu membandingkan penampilan produk dan karakteristiknya

dengan CB, karena CB dianggap mewakili standar emas untuk produk specialty

fats (Wainwright 1999).

Cocoa Butter dan Cocoa Butter Alternatives

Cocoa butter (CB) merupakan lemak alami (titik leleh 32-35°C) berwarna

kuning terang yang diperoleh dari biji kakao (Theobroma cacao), sedangkan

menurut Minifie (1999), beberapa negara memberi batasan yang lebih spesifik

10

tentang CB, yaitu sebagai hasil pengepresan cocoa nib (kotiledon kakao) setelah

dipisahkan dari shell (proses winnowing). CB bersifat keras dan mudah patah

(brittle) di bawah suhu ruang, tetapi ketika dimakan, CB meleleh sempurna di

mulut dengan tekstur creamy yang lembut dan sensasi dingin (Gunstone 2002).

Polimorfismenya juga berpengaruh besar terhadap sifat-sifat fisik dari produk

coklat, seperti kilap (gloss), derak (snap), kontraksi, ketahanan panas, pelelehan

yang cepat dan tajam di mulut, serta ketahanan bloom (Osborn dan Akoh 2002a).

Karakteristik tersebut sebagai konsekuensi dari komposisi TAG CB yang

hampir 80% didominasi oleh tiga TAG simetrik, saturated-unsaturated-saturated

(StUSt), yaitu palmitat-oleat-palmitat (POP, 16.8-19.0%), palmitat-oleat-stearat

(POS, 38.0-43.8%) dan stearat-oleat-stearat (SOS, 22.8-30.0%) (Lipp et al. 2001).

CB juga mengandung sejumlah kecil TAG yang tidak simetrik (POO, PSO dan

SSO). Komposisi TAG yang unik bersama-sama dengan kandungan diasilgliserol

(DAG) yang sangat rendah membentuk CB dengan sifat fisik yang diinginkan dan

kemampuannya untuk rekristalisasi selama pengolahan untuk membentuk suatu

kristal stabil (Shukla 2006, Liu et al. 2007).

Karakteristik unik tersebut juga menjadi alasan yang membuat CB

dianggap sebagai lemak ideal dan pilihan dalam industri coklat confectionery,

sehingga menciptakan permintaan pasar yang besar melebihi pasokan. Biji kakao

mengandung CB relatif kecil (52.5-55.5% dari nib). Sementara itu, hanya sedikit

negara yang membudidayakan kakao, sehingga suplai menjadi tidak stabil dan

harganya relatif paling mahal di antara lemak dan minyak alami (Zaidul et al.

2007).

Menurut Torbica et al. (2006), selain pasokan dan harga yang tidak

menentu, CB juga kurang memadai untuk digunakan pada iklim panas serta

kualitasnya bervariasi antar wilayah yang berbeda. Selain itu, proses tempering

diperlukan untuk produk coklat yang sepenuhnya menggunakan CB dalam

formulasinya, karena akan cenderung mengalami blooming (Fuji Oil Europe

2004). Berbagai alasan tersebut mendorong dikembangkannya specialty fats

alternatif CB, sehingga dikenal istilah cocoa butter alternatives (CBA).

Selanjutnya, pada Tabel 2.1 dapat dilihat komposisi dan sifat-sifat CB dari

beberapa negara.

11

Tabel 2.1 Komposisi dan sifat-sifat CB dari beberapa negara

Faktor Negara Ghana India Brazil Nigeria Ivory Cost Malaysia

Bilangan iod Titik leleh (°C) DAG (%) ALB (%) Komposisi AL: C16:0 (%) C18:0 (%) C18:1 (%) C18:2 (%) C20:0 (%) Komposisi TAG: Trisat. (%) PPS PSS Monounsat. (%) POP POS SOS SOA Diunsat. (%) POO SOO Polyunsat.(%) OOO SFC (tempering 40 jam, 26°C) 20°C (%) 25°C (%) 30°C (%) 35°C (%)

35.8 32.2 1.9 1.53

24.8 37.1 33.1 2.6 1.1

0.7 0.3 0.4 84.0 15.3 40.1 27.5 1.1 14.0 2.1 3.8 1.3 0.4

76.0 69.6 45.0 1.1

34.9 32.4 1.5

1.06

25.3 36.2 33.5 2.8 1.1

1.1 0.6 0.5

85.2 15.2 39.4 29.3 1.3

12.8 1.9 3.3 0.9

Trace

81.5 76.8 54.9 2.3

40.7 32.0 2.0 1.24

23.7 32.9 37.4 4.0 1.0

Trace Trace Trace 71.9 13.6 33.7 23.8 0.8 24.1 6.2 9.5 4.0 1.0

62.6 53.3 23.3 1.0

35.3 33.1 2.8 1.95

25.5 35.8 33.2 3.1 1.1

0.8 0.3 0.5 85.8 15.5 28.8 40.5 1.0 12.7 1.7 3.0 0.7

Trace

76.1 69.1 43.3

0

36.3 32.0 2.1 2.28

25.4 35.0 34.1 3.3 1.0

0.6 0.3 0.3

82.6 15.2 39.0 27.1 1.3

15.5 2.7 4.1 1.3

Trace

75.1 66.7 42.8

0

34.2 34.3 1.8 1.21

24.8 37.1 33.2 2.6 1.1

1.3 0.8 0.5 87.5 15.1 40.4 31.0 1.0 10.9 1.5 2.7 0.3 -

82.6 77.1 57.7 2.6

Sumber : Shukla (2006)

Keterangan: DAG, diasilgliserol; ALB, asam lemak bebas; AL, asam lemak; TAG, triasilgliserol; Trisat., trisaturated; Monounsat., monounsaturated; Diunsat., diunsaturated; Polyunsat., polyunsaturated; P, asam palmitat; O, asam oleat; S; asam stearat; A, asam arakhidat; SFC, solid fat content

CBA yang kadang-kadang disebut sebagai hard butter atau confectionery

fats atau specialty fats saja, biasanya diklasifikasikan berdasarkan komposisi

12

kimia dan kompatibilitasnya terhadap CB. Menurut Lipp dan Anklam (1998),

CBA diklasifikasikan sebagai:

(a) CB Equivalents (CBE): lemak nabati non laurat (tidak mengandung asam

laurat) yang mirip sifat-sifat fisik dan kimianya dengan CB dan dapat

dicampur dengan CB pada jumlah berapapun tanpa mengubah sifat-sifat CB;

(1) Cocoa butter extender (CBX): subgroup dari CBE yang tidak dapat

dicampur dengan CB pada semua rasio.

(2) Cocoa butter improvers (CBI): mirip dengan CBE, tetapi dengan

kandungan TAG padat lebih tinggi, digunakan untuk memperbaiki CB

yang lunak.

(b) CB Replacers (CBR): lemak non laurat dengan distribusi asam lemak mirip

CB, tetapi struktur TAGnya berbeda sepenuhnya, hanya pada rasio kecil

kompatibel dengan CB.

(c) CB Substitutes (CBS): lemak nabati laurat (mengandung asam laurat), berbeda

sepenuhnya dengan CB secara kimia, dengan beberapa kemiripan sifat fisik,

hanya cocok untuk pensubstitusi CB sampai 100%.

CBR diproduksi dari minyak dan lemak non laurat terhidrogenasi parsial

(terutama dari minyak kedelai, biji kapas dan sawit). Profil pelelehannya

diperbaiki dengan manipulasi parameter hidrogenasi. CBR atau sering disebut

CBS non laurat memiliki sifat-sifat flavor, aroma, kilap dan retensi kilap yang

baik serta tidak memerlukan tempering, tetapi cenderung mengalami blooming

pada penyimpanan jangka panjang. Walaupun mempunyai kompatibilitas rendah

terhadap CB, tetapi CBR sangat kompatibel dengan lemak non laurat lainnya.

CBR cocok untuk enrobing produk bakery (lunak atau berongga). CBR dapat

dicampur dengan CB sampai 20-25% (basis lemak) jika digunakan sebagai

confectionery coating (Wainwright 1999, Shukla 2006, Fuji Oil Europe 2004, PT

Cahaya Kalbar Tbk 2004).

CBS adalah lemak modifikasi dari asam laurat (La) dan asam miristat (Mi)

dengan TAG utama LaLaLa, LaLaMi, dan LaMiMi (Shamdusin et al. 2006). CBS

terutama diproduksi dari lemak laurat seperti minyak kelapa dan minyak inti

sawit, walaupun sejumlah kecil dari minyak kedelai terhidrogenasi, biji kapas,

sawit dan lemak nonlaurat lainnya juga digunakan. Teknik pengolahannya

13

meliputi hidrogenasi, interesterifikasi dan fraksinasi. Hidrogenasi sempurna

minyak inti sawit menghasilkan suatu lemak yang sangat keras, tetapi dengan

interesterifikasi acak dapat memperbaiki sifat pelelehan secara dramatis. Sebagai

alternatif, minyak inti sawit dapat difraksinasi untuk menghasilkan stearin dengan

pelelehan yang tajam. Stearin inti sawit dapat dihidrogenasi untuk menghasilkan

produk yang lebih keras. CBS tidak memerlukan tempering, cepat mengkristal,

sifat pelelehan dan pelepasan flavor baik, serta kilap dan retensi kilap baik. CBS

tidak kompatibel dengan CB, toleransinya dengan CB sampai 6%, sehingga

digunakan untuk komponen coating, diformulasi dengan bubuk coklat. Selain itu,

jika terhidrolisis akan memberikan flavor sabun (asam laurat) serta mempunyai

toleransi yang rendah terhadap lemak susu (Wainwright 1999, Shukla 2006, Fuji

Oil Europe 2004, PT Cahaya Kalbar Tbk 2004).

Harga CBA ditentukan oleh fungsionalitasnya, antara lain daya tahan

terhadap panas, daya tahan terhadap blooming, kemudahan tempering dan

sebagainya. CBE mempunyai fungsionalitas yang paling tinggi diantara ketiga

jenis CBA (Gambar 2.1). Oleh karena itu, CBE mempunyai harga yang paling

mahal dan CBS yang paling murah.

Harga

Fungsionalitas

Gambar 2.1 Hubungan antara harga CBA dengan fungsionalitasnya (Balle 2006)

Cocoa Butter

CBR

CBE

CBS Filling fats

14

Harga CBE diperkirakan sekitar USD 4,000-4,500 per ton, CBR sekitar

USD 1,000 – 1,500 per ton dan CBS sekitar USD 700 – 900 per ton. Walaupun

demikian, harga CBA hanya sepertiga atau seperempat dari harga CB (Idris dan

Dian 2005). Harga CB akhir tahun 2010 mencapai IDR 100 ribu - IDR 150 ribu

per kilogram.

Cocoa Butter Equivalents

Cocoa butter equivalents (CBE) adalah lemak yang berperilaku seperti CB

dalam segala hal dan dapat dicampur dengan CB pada proporsi berapapun tanpa

mengubah karakteristik pelelehan, rheologi dan pengolahan. CBE didesain agar

mengandung komposisi TAG yang mirip dengan CB, sehingga sifat-sifatnya

diharapkan mirip dan kompatibel dengan CB dalam campuran untuk pembuatan

coklat. (Zaidul et al. 2007). CBE mempunyai peranan antara lain untuk

memperbaiki toleransi terhadap lemak susu; meningkatkan daya simpan pada

suhu tinggi; mengendalikan blooming; serta memberikan alternatif secara

ekonomi terhadap penggunaan CB dalam formulasi coklat (Wainwright 1999).

CB merupakan suatu sistem tiga komponen yang terdiri atas TAG POP,

POS dan SOS dan jika tiga TAG ini dicampur pada proporsi yang sesuai, maka

lemak nabati yang dihasilkan akan berperilaku sebagai CBE. Walaupun demikian,

CBE tidak dapat dihasilkan dengan mencampur TAG secara individual, karena

akan sangat mahal untuk diproduksi (Shukla 2006). CBE biasanya diformulasi

dari lemak yang sifat pelelehan dan kristalisasinya agak mirip dengan CB. CBE

umumnya diformulasi dari minyak yang secara alami mengandung TAG simetrik

yang diperoleh dengan cara fraksinasi dari sumber minyak dan lemak yang

berasal dari tanaman tropik. Sebagian besar berasal dari tanaman liar yang dikenal

sebagai exotic fats (illipe, shea, sal, kokum), kecuali sawit yang dibudidayakan di

kebun (Wainwright 1999).

Pada Tabel 2.2 disajikan sifat-sifat fisik dan kimia CBE komersial dan CB

dari Indonesia. Pada dasarnya, tidak ada lemak yang dihasilkan secara alami

dengan sifat-sifat fisik yang mirip CB, masing-masing sumber lemak mempunyai

kelebihan dan kekurangan TAG CB, sehingga semua alternatif CB dibuat dengan

blending dan/atau modifikasi lemak (Soon 1991, Osborn dan Akoh 2002).

15

Tabel 2.2 Sifat-sifat fisik dan kimia CBE komersial dan CB dari Indonesia

Spesifikasi Produk CBE Komersial CB Indonesia

Asam Lemak Bebas 0.2% 1.5% Titik Leleh (tempered) 36-38°C 33-36°C Bilangan Iod 30-34 33-38 SFC (IUPAC 2.150 Method) (%) (%) 10°C 90-95 86-90 20°C 85-92 80-83 25°C 80-88 74-78 30°C 65-89 45-50 35°C 10-25 1-3 40°C - - FAME (Fatty Acid Methyl Ester) (%) (%) C12:0 (Laurat, La) 0.1 max 0.1 max C14:0 (Miristat, Mi) 0.1 max 0.1 max C16:0 (Palmitat, P) 15-21 24-26 C18:0 (Stearat, S) 40-47 34-38 C18:1 (Oleat, O) 33-35 33-36 C18:2 (Linoleat, L) 2 max 2 max C20:0 (Arakhidat, A) 2 max 1 max CNP (Carbon Number Profile) (%) (%) C48 0.1 max 0.1 max C50 9-11 17-19 C52 39-42 44-47 C54 43-47 33-36 C56 3-5 1-2 POP 7-11 15-17 POS 35-40 40-42 SOS 40-45 28-30 SOA 3-5 1.5-2

Sumber : PT Cahaya Kalbar Tbk (2004)

CBE dapat diformulasi dari fraksi tengah minyak sawit (palm midfraction, PMF)

yang kaya TAG POP dengan exotic fats seperti shea, shal dan illipe yang kaya

TAG POS dan SOS. Formulasi suatu CBE yang tepat merupakan seni terbesar

dalam teknologi lemak (Shukla 2006).

16

CBE sebenarnya menggambarkan suatu kisaran (range) produk, beberapa

di antaranya didesain untuk pengganti keseluruhan CB, sedangkan yang lainnya

adalah pengganti sebagian (Wainwright 1999). Sampai saat ini, definisi CBE

menurut Masyarakat Ekonomi Eropa (EEC) melalui CAOBISCO (asosiasi

pembuat candy dan biskuit dalam EEC) masih menjadi bahan diskusi dan

perdebatan. Definisi CBE menurut EEC adalah sebagai berikut (Minifie 1999) :

1 Kandungan triasilgliserol jenis StOSt ≥ 65 persen (St = Saturated, O = Oleat).

2 Fraksi triasilgliserol dengan posisi sn-2 mengandung asam lemak tidak jenuh

≥ 85 persen.

3 Kandungan total asam lemak tidak jenuh ≤ 45 persen.

4 Asam lemak tidak jenuh dengan dua atau lebih ikatan rangkap ≤ 5 persen.

5 Kandungan asam laurat ≤ 1 persen.

6 Kandungan asam lemak trans ≤ 2 persen.

Mengingat semakin terbatasnya sumber exotic fats dari alam, maka akhir-

akhir ini teknik interesterifikasi enzimatik menjadi salah satu pilihan untuk proses

produksi CBE (Wainwright 1999). Interesterifikasi enzimatik termasuk salah satu

teknik modifikasi lemak/minyak yang menawarkan pilihan lain untuk strukturisasi

TAG yang memungkinkan lebih banyak bahan baku seperti PMF dan minyak

kaya oleat lainnya untuk digunakan dalam proses produksi CBE (Wainwright

1999, Fuji Oil Europe 2004). Selama interesterifikasi akan terjadi redistribusi

asam lemak dalam TAG, sehingga akan mengubah komposisi asam lemak dalam

TAG. Perubahan jumlah dan jenis TAG tersebut akan mempengaruhi karakteristik

fisik minyak dan lemak, seperti sifat pelelehan dan kristalisasi (Idris dan Dian

2005).

Jika proses enzimatik digunakan untuk produksi CBA, maka banyak

faktor yang harus dipertimbangkan. Perilaku pelelehan harus mirip dengan CB

untuk memberikan efek pendinginan yang sama di dalam mulut. Lemak alternatif

yang digunakan tidak boleh terganggu dengan kristalisasi CB yang tepat selama

tempering. Kristal β adalah polimorfisme yang diinginkan dalam industri

confectionery (Osborn dan Akoh 2002a). Selain itu, produksi CBE secara

interesterifikasi enzimatik masih menghadapi beberapa kendala seperti legislasi

penggunaan CBE dalam formulasi coklat termasuk bahan baku yang diijinkan,

17

harga enzim yang relatif mahal serta penerimaan konsumen berkaitan dengan

aspek rekayasa genetika (genetically modified food) baik pada produk minyak

nabati maupun pada mikroba penghasil enzim (Nielsen et al. 2000).

Sementara itu, penambahan CBE pada produk-produk coklat diatur

melalui EU Directive 2000/36/EC (“Chocolate Directive”) oleh Uni Eropa yang

memperbolehkan penggantian CB dengan lemak nabati lain selain CB maksimal

5% dari total berat produk akhir, asalkan dalam label ditambahkan pernyataan

“mengandung lemak nabati sebagai tambahan CB”. Enam lemak nabati (disebut

CBE) yang dapat digunakan secara tunggal atau campuran adalah

illipe/tengkawang (Shorea spp), minyak sawit (Elaeis guineensis, Elaeis olifera)

sal (Shorea robusta), shea (Butyrospermum parkii), kokum gurgi (Garcinia

indica) dan mango kernel (Mangifera indica).

Produk CBE yang ada di pasaran umumnya direkomendasikan untuk

aplikasi tertentu seperti untuk plain chocolate dan milk chocolate. Selain itu,

beberapa produk CBE juga direkomendasikan untuk aplikasi enrobing (coating)

pada berbagai produk pangan seperti cakes, wafer, biskuit dan confectionery

lainnya. Aplikasi yang lain adalah untuk supercoating, filling atau sebagai barrier

antara filling centres dan chocolate shells (Soekopitojo 2009).

Menurut Lipp et al. (2001), CB asli memperlihatkan kisaran (range)

variasi komposisi yang cukup sempit dibandingkan CBE. Data komposisi asam

lemak dan TAG dapat digunakan untuk deteksi dan kuantifikasi CBE dalam plain

chocolate, dengan menggunakan model kalibrasi yang dimilikinya. Konstituen

minor (data tokoferol, tokotrienol dan stirene) kegunaannya terbatas untuk tujuan

kuantifikasi, tetapi dapat sebagai tambahan indikator adanya lemak nabati lain di

dalam coklat. Interesterifikasi enzimatik untuk sintesis lemak dengan profil TAG

mirip CB dapat dilakukan melalui reaksi transesterifikasi ataupun asidolisis.

Transesterifikasi merupakan reaksi pertukaran gugus asil antara dua ester, yaitu

antara dua TAG. Sedangkan asidolisis merupakan reaksi perpindahan gugus asil

antara suatu asam dengan suatu ester, atau dapat diartikan sebagai inkorporasi

asam lemak bebas baru ke dalam TAG (Willis dan Marangoni 2002).

Reaksi transesterifikasi enzimatik untuk sintesis CBE antara lain telah

dilakukan oleh Chang et al. (1990) dari minyak biji kapas terhidrogenasi

18

sempurna dan minyak zaitun; Liu et al. (1997) dari minyak sawit dan tristearin;

Abigor et al. (2003) dari refined, bleached, deodorized palm oil (RBDPO) dan

fully hydrogenated soybean oil (FHSO); serta Liu et al. (2007) dari lard dan

tristearin. Sedangkan reaksi asidolisis enzimatik antara lain telah dilakukan oleh

Chong et al. (1992) dari asam stearat dan olein sawit; Mojovic et al. (1993) dari

palm mid fraction (PMF) dan asam stearat dalam n-heksana; Satiawihardja et al.

(2001) dari asam stearat dan olein sawit dalam n-heksana ; Wang et al. (2006)

dari minyak biji teh dan metil palmitat/metil stearat ; Ciftci et al. (2009) dari

refined olive pomace oil (ROPO) dan asam palmitat/asam stearat; serta

Pinyaphong dan Phutrakul (2009) dari minyak sawit dan metil palmitat/metil

stearat.

Minyak Sawit sebagai Bahan Baku Specialty Fats

Potensi Sawit

Industri minyak sawit telah lama berperan dalam perekonomian nasional

melalui kontribusinya terhadap Produk Domestik Bruto (PDB), penyerapan

tenaga kerja serta perolehan devisa negara. Kontribusi industri minyak sawit yang

sangat strategis dalam perkembangan perekonomian ini dapat terus ditingkatkan,

mengingat penggunaan minyak sawit dunia yang sangat prospektif serta potensi

yang dimiliki oleh industri minyak sawit nasional seperti antara lain ketersediaan

lahan dan tenaga kerja (Apolin News 2006).

Indonesia merupakan produsen minyak sawit utama dunia dengan total

produksi CPO (crude palm oil) pada tahun 2010 sebesar 22.3 juta ton dan pada

tahun 2020 diperkirakan mencapai 44 juta ton. Sedangkan luas area tanam pada

tahun 2010 diperkirakan 8.2 juta hektar dengan luas area panen sekitar 5.7 juta

hektar yang pada tahun 2020 diperkirakan mencapai 9.7 juta hektar luas area

panen (Janurianto 2011). Produksi tersebut sekitar 70-80% diekspor ke berbagai

negara dalam bentuk CPO maupun olah lanjut CPO, sedangkan sisanya untuk

memenuhi kebutuhan dalam negeri.

Pada saat ini, industri minyak sawit Indonesia masih didominasi oleh

industri refinery yang menghasilkan RBD (Refined Bleached Deodorized) olein

19

dan RBD stearin. Produk hilir yang dihasilkan dari olah lanjut CPO sebagian

besar berupa produk untuk keperluan pangan seperti minyak goreng, margarin dan

shortening. Sampai pertengahan tahun 2006, Indonesia memiliki 81 pabrik

minyak goreng sawit yang tersebar di Sumatra, Jawa dan Kalimantan dengan total

kapasitas mencapai 11.16 juta ton per tahun. Sedangkan perusahaan margarin dan

shortening sebanyak 18 dengan kapasitas produksi sekitar 773 ribu ton per tahun

(Bisinfocus 2006).

Sementara itu, industri hilir yang bernilai tambah tinggi seperti industri

oleokimia misalnya, pertumbuhannya sangat lambat dan produksinya relatif masih

kecil. Sampai pertengahan 2006, di Indonesia terdapat 11 produsen oleokimia

dengan kapasitas produksi sekitar 855 ribu ton per tahun, sedangkan produksinya

sekitar 700 ribu ton per tahun (Bisinfocus 2006). Oleh karena itu, pengembangan

produk hilir bernilai tambah tinggi menjadi alternatif potensial untuk

meningkatkan daya saing produk minyak sawit Indonesia di pasar dunia maupun

domestik.

Fraksi-Fraksi Minyak Sawit dan Aplikasinya

Minyak sawit merupakan bahan baku penting untuk produksi specialty

fats. Minyak sawit dan produk turunannya secara luas telah digunakan untuk

aplikasi pangan (~90%), seperti margarin, shortening, minyak goreng,

confectionery fats, vanaspati dan sebagainya serta aplikasi non pangan (~10%),

seperti industri sabun dan oleokimia (Sarmidi et al. 2009, Idris dan Dian 2005) .

Minyak sawit mengandung campuran TAG bertitik leleh tinggi dan

rendah. Pada suhu ruang, TAG bertitik leleh tinggi akan mengkristal membentuk

fraksi padat yang disebut stearin, sedangkan TAG bertitik leleh rendah akan tetap

dalam bentuk cair yang disebut olein (Zaliha et al. 2004). Campuran TAG dalam

minyak sawit terdiri atas asam lemak jenuh, tidak jenuh tunggal

(monounsaturated) dan tidak jenuh banyak (polyunsaturated) (Huey et al. 2009).

Komposisi asam lemak jenuh dan tidak jenuh dalam minyak sawit kira-kira

berjumlah sama, khususnya asam palmitat dan oleat.

Faktor lain yang berkaitan adalah jumlah yang signifikan dari asam lemak

jenuh (10-16%) yang berada pada posisi sn-2 dari TAG yang menentukan sifat-

20

sifat kristalisasi (Basso et al. 2010). Pada posisi sn-2, asam oleat terlihat paling

dominan, diikuti oleh asam palmitat dan asam linoleat dengan jumlah yang

hampir sama (Lipp dan Anklam 1998). Minyak sawit mengandung jumlah

signifikan TAG simetrik (POP) yang merupakan satu dari TAG utama yang ada

dalam CB (Goh 2002). Pada Tabel 2.3 dapat dilihat komposisi asam lemak dan

profil TAG minyak sawit dan fraksi-fraksinya. Sedangkan pada Tabel 2.4 dapat

dilihat komposisi asam lemak beberapa minyak nabati edibel (yang dapat

dimakan) sebagai pembanding.

Tabel 2.3 Komposisi asam lemak dan profil TAG minyak sawit dan fraksi- fraksi minyak sawit

Faktor

Fraksi Minyak Sawit Minyak sawit

(% berat) Olein

(% berat) Stearin

(% berat) PMF

(% area) Asam Lemak: C16:0 (Palmitat, P) 43.7 40.0 68.8 54.0 C18:0 (Stearat, S) 4.5 4.3 5.1 7.0 C18:1 (Oleat, O) 39.3 40.8 19.1 33.0 C18:2 (Linoleat, L) 10.1 12.3 4.5 3.5 C20:0 (Arakhidat, A) 0.3 - - 0.4 Triasilgliserol: (% area) (% area) LLP 1.0 2.0 1.0 - LLO - 0.3 - - LOO 1.0 1.6 0.8 - LOP 7.7 9.8 5.5 0.8 LPP 7.0 10.1 7.1 6.2 OOO 3.4 4.8 2.6 0.5 POO 24.4 27.6 16.3 5.0 POP 34.2 31.2 30.0 63.2 PPP 9.2 0.5 22.1 3.0 SOO - 2.8 1.5 0.9 PSO 5.3 5.9 4.4 13.0 PPS 0.8 - - 3.8 Lainnya 6.0 3.4 8.7 3.6

Sumber : Lipp dan Anklam (1998)

21

Tabel 2.4 Komposisi asam lemak (%) beberapa minyak nabati edibel

Asam Lemak (%)

Minyak Nabati Sunflower Kedelai FHSO* Jagung Olive

C14:0 (Miristat, Mi) 0.1 0.1 - - - C16:0 (Palmitat, P) 9.1 14.6 13.5 16.1 15.9 C18:0 (Stearat, S) 4.6 4.9 82.6 2.6 5.4 C18:1 (Oleat, O) 26.4 20.6 3.1 28.3 68.4 C18:2 (Linoleat, L) 57.8 50.5 0.9 50.6 7.2 C18:3 (Linolenat, Ln) 0.1 7.8 - 1.2 1.0 C20:0 (Arakhidat, A) 0.3 0.5 - 0.6 0.6 AL Jenuh 15.4 20.7 96.1 19.5 21.9 AL Tidak Jenuh 84.6 79.3 3.9 80.5 78.1

Sumber: Kim et al. (2010); *Fully Hydrogenated Soybean Oil (Li et al. 2010) Seperti halnya minyak dan lemak nabati alami lainnya, minyak sawit

mempunyai aplikasi yang terbatas dalam bentuk aslinya karena komposisi

kimianya yang spesifik. Untuk memperluas penggunaannya, minyak nabati

biasanya dimodifikasi, baik secara fisik dengan fraksinasi dan blending, atau

secara kimia dengan hidrogenasi maupun interesterifikasi (Chen et al. 2007).

Pertumbuhan yang signifikan dari produksi minyak sawit di Malaysia dan

selanjutnya Indonesia yang dimulai pada tahun 1970-an, berpengaruh besar dalam

perkembangan teknologi fraksinasi minyak makan (Hamm 2000). Seiring dengan

perkembangan teknologi fraksinasi minyak sawit, maka saat ini berbagai produk

dapat diperoleh dengan tingkat selektivitas tinggi. Operasi yang dilakukan secara

multitahap, dapat menghasilkan banyak fraksi minyak sawit dengan karakteristik

fisikokimia yang spesifik untuk aplikasi yang berbeda (Braipson-Danthine dan

Gibon 2007).

Proses fraksinasi multitahap minyak sawit disajikan pada Gambar 2.2

(Illingworth 2002). Dengan proses fraksinasi kering sederhana di bawah berbagai

kondisi terkendali, minyak sawit dapat dipisahkan sebagai fraksi cair (olein) dan

fraksi padat (stearin) berbagai grade (Zaliha et al. 2004) yang masing-masing

mempunyai karakteristik fisikokimia tertentu dan aplikasi khusus (Sarmidi et al.

2009). Olein sawit yang diperoleh selanjutnya difraksinasi menjadi superolein

22

yang stabil dingin dan soft palm mid fraction (sPMF) yang pelelehannya tajam.

Fraksi terakhir mengandung TAG monounsaturated tinggi dan dapat difraksinasi

lebih lanjut menghasilkan mid olein dan hard PMF, sebagai bahan dasar CBE

(Calliauw et al. 2007). Di antara minyak nabati, minyak sawit menghasilkan

produk fraksinasi yang paling banyak. Fraksi cair (olein, super olein dan top

olein) dapat digunakan sebagai minyak masak dan minyak salad, dan fraksi yang

lebih keras (stearin dan mid fractions) mempunyai aplikasi sebagai ingridien

minyak goreng, margarine, shortening, sebagaimana specialty fats (cocoa butter

equivalents) (Braipson-Danthine dan Gibon 2007).

Gambar 2.2 Proses fraksinasi multitahap minyak sawit (Illingworth 2002)

Hard PMF (hPMF) dapat digunakan baik secara tunggal maupun dalam

campurannya dengan fraksi SOS dari shea butter atau sal fat untuk menghasilkan

CBE yang sangat kompatibel dengan CB (Illingworth 2002). Hard PMF yang

kaya dengan triasilgliserol POP dikarakterisasi oleh sifat keras pada suhu ruang

dan sifat pelelehan yang tajam pada suhu sekitar 30-35°C seperti cocoa butter.

Adanya triasilgliserol trisaturated (StStSt) dan diasilgliserol (DAG) walaupun

sedikit dalam PMF akan berpengaruh buruk terhadap sifat pelelehan, sehingga

Keterangan : IV : Iodine Value

Palm Oil IV : 51-53

Hard Stearin IV : 32-36

Soft Stearin IV : 40-42

Super Stearin IV : 17-21

Olein IV : 57-59

Soft PMF IV : 42-48

Super Olein IV : 64-66

Top Olein IV : 70-72 OLEINS

Hard PMF IV : 32-36

23

harus dihilangkan sama sekali agar terjadi pelelehan yang cepat dan sempurna di

dalam mulut (Hashimoto et al. 2001).

Hard stearin kegunaannya terbatas, biasanya sebagai bahan baku industri

sabun. Akhir-akhir ini kedudukan hard stearin menjadi penting, karena banyak

dimanfaatkan sebagai bahan baku industri oleokimia dan industri margarin setelah

dilakukan modifikasi lebih lanjut (zero-trans) sebagai pengganti lemak

hidrogenasi. Sementara itu, stearin dan soft PMF banyak digunakan dalam industri

margarin dan shortening. Sedangkan berbagai jenis olein banyak dimanfaatkan

sebagai minyak salad dan minyak goreng dengan stabilitas oksidatif yang tinggi

(Ong et al. 1995, Illingworth 2002).

Karakteristik penting dari minyak/lemak untuk modifikasi adalah

kandungan asam lemak dan distribusinya dalam TAG. Pada banyak modifikasi

enzimatik dimana produk yang dikehendaki adalah lipida terstruktur (cocoa butter

equivalents, milk fat substitutes, nutritional lipids), reaksi harus menjamin bahwa

asam lemak pada posisi sn-2 tetap tidak berubah, sehingga digunakanlah lipase

spesifik-1,3. Selain itu, harus ada asam lemak yang diinginkan pada posisi sn-2

dari TAG awal. Dengan demikian, pada sintesis CBE lebih difokuskan pada

penggunaan TAG dengan asam oleat pada posisi sn-2 sebagai bahan baku awal

(Khumalo et al. 2002).

Interesterifikasi Enzimatik

Interesterifikasi termasuk salah satu teknik modifikasi selain strategi

modifikasi lipida lainnya seperti blending, fraksinasi dan hidrogenasi yang banyak

diaplikasikan dalam industri pangan untuk mengubah sifat fisikokimia minyak

dan lemak (Idris dan Dian 2005). Selain untuk tujuan modifikasi minyak dan

lemak, akhir-akhir ini teknik interesterifikasi juga ditujukan untuk menghasilkan

produk-produk yang bebas asam lemak trans seperti shortening, margarin,

vanaspati, es krim dan confectionery. Intereterifikasi juga dapat menggantikan

hidrogenasi sebagai sumber utama asam lemak trans (trans fatty acids, TFA) dan

telah menjadi alat utama dalam menciptakan lemak plastik untuk produk bakery

(Ahmadi dan Marangoni 2009).

24

Menurut Osborn dan Akoh (2002a) perhatian terhadap reaksi

interesterifikasi, baik dari sudut pandang gizi maupun fungsional terus meningkat

karena memungkinkan untuk dihasilkannya margarin bebas asam lemak trans,

cocoa butter alternatives (CBA), dan pangan rendah kalori; serta dapat

memperbaiki sifat-sifat fisik dan fungsional pangan, juga dapat memperbaiki

kualitas nutrisi lemak dan minyak. Produksi CBE merupakan suatu aplikasi yang

menjanjikan dari produksi secara enzimatik lipida terstruktur (Ciftci et al. 2009a).

Sedangkan menurut Jeyarani dan Reddy (2010), interesterifikasi enzimatik telah

digunakan untuk meningkatkan nilai ekonomi lemak yang murah dan jenuh atau

untuk meningkatkan nilai tambah minyak dan lemak komersial.

Reaksi Interesterifikasi

Reaksi interesterifikasi dapat didefinisikan sebagai reaksi dari suatu ester

yang menghasilkan satu atau lebih ikatan ester baru; atau dapat dikatakan sebagai

reaksi penyusunan kembali gugus asil dalam triasilgliserol (Huyghebaert et al.

1994). Sedangkan menurut Willis and Marangoni (2002), interesterifikasi adalah

pertukaran gugus asil antara suatu ester dengan suatu asam (asidolisis), antara

suatu ester dengan suatu alkohol (alkoholisis), antara suatu ester dengan suatu

ester (transesterifikasi). Beberapa peneliti ada yang lebih menyukai menggunakan

istilah transesterifikasi untuk ketiga jenis reaksi tersebut dan istilah

interesterifikasi hanya untuk jenis reaksi ketiga (transesterifikasi). Prinsip reaksi

interesterifikasi disajikan pada Gambar 2.3.

Interesterifikasi dapat dilakukan secara kimia maupun enzimatik. Masing-

masing jenis interesterifikasi mempunyai kelebihan dan kelemahan. Kelebihan

interesterifikasi enzimatik adalah reaksinya lebih spesifik, kondisi reaksinya mild

(pH, suhu, tekanan) serta limbah yang dihasilkannya minimal atau mengurangi

polusi lingkungan (Idris dan Dian 2005, Silva et al. 2009).

Penggunaan lipase juga dapat mengurangi biaya dan konsumsi energi.

Walaupun demikian, sifat yang paling penting dari lipase adalah tetap

spesifisitasnya, karena telah memperlihatkan kemampuannya untuk

mempersiapkan banyak jenis TAG baru (Silva et al. 2009). Sedangkan kelemahan

interesterifikasi enzimatik menurut Greyt (2004) adalah antara lain harga katalis

25

(enzim) yang relatif mahal serta sifat enzim yang sensitif terhadap suhu, kadar air,

gum dan kotoran, serta komposisi TAG untuk proses-proses tertentu. Selain itu,

interesterifikasi enzimatik relatif masih baru dikembangkan, sehingga masih

banyak hal yang belum diketahui.

(1) Asidolisis

H2 O H2 O H2 O H2 C–O–C–R

O O 1 C–O–C–R C–O–C–R1 C–O–C–R1 H–O–C–R

| O O | O | O | O O 1

HC–O–C–R2 + HO–C–R HC–O–C–R2 + HC–O–C–R + HC–O–C–R2 + H–O–C–R | O | O | O | O O

2

C–O–C–R3 C–O–C–R3 C–O–C–R3 C–O–C–R H–O–C–R H

3 2 H2 H2 H2

TAG Asam lemak TAG Asam lemak (2) Alkoholisis

H2 O O H2 O H2 O H C–O–C–R

2

1 RO–C–R1 C–O–C–R1 C–O–C–R1 | O O | | |

C–OH

HC–O–C–R2 + ROH RO–C–R2 | O O | | O |

+ HC–OH + HC–O–H + HC–OH

C–O–C–R3 RO–C–R3 C–OH C–O–C–R3 H

C–OH 2 H2 H2 H

2

TAG Alkohol Mono Ester MAG DAG Gliserol

(3) Transesterifikasi

H2 O H2 O H2 O H2 C–O–C–R

O 1 C–O–C–R4 C–O–C–R4 C–O–C–R

| O | O | O | O 1

HC–O–C–R2 + HC–O–C–R5 HC–O–C–R2 + HC–O–C–R5 | O | O | O | O

C–O–C–R3 C–O–C–R6 C–O–C–R6 C–O–C–R3 H

2 H2 H2 H

2

TAG TAG

Keterangan: TAG, triasilgliserol; DAG, diasilgliserol; MAG, monoasilgliserol

Gambar 2.3 Prinsip reaksi interesterifikasi (Huyghebaert et al. 1994)

Sementara itu, kelebihan interesterifikasi kimia dari reaksi enzimatik

adalah biaya recovery dan investasi awal untuk katalis kimia lebih murah

26

dibandingkan dengan lipase. Proses sudah berlangsung lama dengan prosedur dan

peralatan industri yang sudah tersedia (Idris dan Dian 2005). Sedangkan

kelemahan interesterifikasi kimia adalah bahaya dari katalis itu sendiri, terjadinya

reaksi yang tidak diinginkan apabila katalis berlebih atau suhu terlalu tinggi,

berubahnya flavor atau berkurangnya stabilitas serta hilangnya komponen minor

penting, misalnya tokoferol (Greyt 2004).

Lipase sebagai Katalis Reaksi Interesterifikasi

Enzim lipase (triacylglycerol acylhydrolase, E.C. 3.1.1.3) secara alami

didesain untuk hidrolisis asilgliserol, tetapi pada kenyataannya beberapa lipase

lebih cocok untuk sintesis daripada aplikasi hidrolisis (Gandhi et al. 1997). Pada

awal tahun 1980-an ditemukan bahwa lipase dapat mengkatalisis interesterifikasi

grup asil dalam sistem mikroakueus. Berbagai jenis lipase telah diteliti untuk

modifikasi enzimatik minyak dan lemak. Lipase telah tersedia secara komersial,

baik dari sumber mikroba, tanaman dan hewan. Lipase dari mikroba termasuk

enzim yang paling menarik di antara jenis-jenis lipase lainnya karena sifat-sifat

katalisisnya, sehingga terus dipelajari dan dikembangkan dalam aplikasi

komersial. Walaupun demikian, harga enzim yang mahal masih menjadi kendala

dalam aplikasi modifikasi lemak dan minyak secara komersial (Zhang et al. 2001,

Yang et al. 2003).

Menurut Santini et al. (2009), kandungan air dan aktivitas katalitik

berpengaruh besar terhadap laju reaksi yang dikatalisis lipase. Pada sebagian

besar lipase, kandungan air yang rendah (< 5%) diperlukan untuk transesterifikasi

atau interesterifikasi yang optimal. Sedangkan menurut Willis dan Marangoni

(2002), aktivitas lipase dipengaruhi oleh kondisi lingkungan, diantaranya adalah

kadar air, pH, suhu, komposisi substrat, konsentrasi produk dan kandungan lipase.

Suhu optimum untuk lipase amobil adalah antara 30-62°C, sedangkan pH

optimum untuk aktivitas lipase adalah antara 7-9.

Menurut Osborn dan Akoh (2002a), reaksi-reaksi yang dikatalisis lipase

merupakan kombinasi dari esterifikasi dan hidrolisis. Air harus dihilangkan secara

kontinyu dari medium reaksi untuk meningkatkan reaksi esterifikasi, sambil

meminimalkan hidrolisis agar diperoleh laju konversi yang tinggi ke arah produk.

27

Jika terdapat kelebihan air, hidrolisis akan dominan, menghasilkan akumulai

gliserol, asam lemak bebas, monoasilgliserol (MAG) dan diasilgliserol (DAG).

Reaksi interesterifikasi terdiri atas empat tahap (Marangoni dan Rousseau

1995). Pada tahap pertama, sisi aktif serin menyerang karbon karbonil dari TAG,

(asam lemak yang tidak terdissosiasi), suatu ester alkil asam lemak, membentuk

intermediate tetrahedral (Gambar 2.4). Peranan residu histidin dan asam aspartat

Gambar 2.4 Mekanisme katalitik interesterifikasi enzimatik dengan katalis lipase. Sisi katalitik lipase mengandung residu Asp/Glu-His-Ser (Marangoni dan Rousseau 1995)

28

membuat grup hidroksil serin suatu nukleofil yang lebih kuat tanpa membutuhkan

kondisi basa yang kuat. Intermediate tetrahedral distabilkan oleh grup rangka

amida spesifik, yang membentuk struktur yang disebut sebagai “oxyanion hole”

(tidak terlihat pada gambar). Ikatan karbon-oksigen dari ester kemudian pecah

(tahap 3), melepaskan alkohol atau air tergantung pada apakah substrat TAG,

metil ester asam lemak atau asam lemak. Pada tahap 4, alkohol akan bereaksi

dengan intermediate asil-enzim (acyl-enzyme intermediate), membentuk

intermediate tetrahedral yang akan tersusun kembali, melepaskan TAG baru dan

regenerasi sisi aktif serin.

Akhir-akhir ini telah dikembangkan lipase mikroba komersial, yaitu

Lipozyme TL IM, yang dalam aplikasinya secara ekonomi sangat kompetitif

dengan proses interesterifikasi kimia konvensional. Lipozyme TL IM adalah

lipase food grade dari Thermomyces (Humicola) lanuginosa yang diimobilisasi

dengan metode granulasi silika, mempunyai spesifisitas sn-1,3 serta karakter

hidrofobik (Zhang et al. 2001; Yang et al. 2003).

Zhang et al. (2001) mempelajari interesterifikasi dari campuran stearin

sawit dan minyak kelapa (75:25, b/b) menggunakan katalis lipase T. lanuginosa.

Suhu (dalam selang 55-80°C) sedikit berpengaruh terhadap derajat

interesterifikasi selama 6 jam reaksi, tetapi mempunyai pengaruh sedikit terhadap

kandungan asam lemak bebas. Pengeringan Lipozyme dari kadar air 6% menjadi

3% tidak mempengaruhi aktivitasnya, tetapi banyak menurunkan kandungan asam

lemak bebas dan diasilgliserol dalam produk. Lipase T. lanuginosa tetap stabil

dalam reaktor skala 1 kg untuk 11 batch, sedangkan untuk reaktor skala pilot 300

kg untuk 9 batch.

Menurut Yang et al. (2003), lipase Thermomyces lanuginosa mempunyai

aktivitas yang sama dengan lipase Rhizomucor miehei (Lipozyme RM IM) dalam

gliserolisis minyak bunga matahari, tetapi lipase T. lanuginosa mempunyai

aktivitas yang lebih tinggi pada suhu reaksi rendah. T. lanuginosa mempunyai

aktivitas katalitik yang lebih rendah daripada Lipozyme RM IM dalam asidolisis

minyak bunga matahari dengan asam kaprilat. Sementara itu, aktivitas T.

lanuginosa hanya sedikit lebih rendah daripada Lipozyme RM IM dalam

29

pertukaran ester-ester antara tripalmitin (PPP) dengan etil ester EPA (asam

eikosapentaenoat) dan DHA (asam dokosaheksaenoat).

Lipase spesifik sn-1,3, hanya bereaksi pada posisi α dari asilgliserol dan

sangat menguntungkan untuk industri lemak modifikasi. Dalam modifikasi TAG

untuk CBE, substrat seharusnya mempunyai asam lemak monounsaturated pada

posisi sn-2 dari asilgliserol dan lebih disukai residu asam oleat (Huyghebaert et al.

1994). Oleh karena itu, CBE yang kaya dengan POS dan SOS dapat dipersiapkan

dari minyak yang secara alami tinggi kandungan POP dan SOS-nya. Berdasarkan

pertimbangan harga pasar, maka minyak yang mengandung POP tinggi lebih

disukai untuk produksi CBE secara enzimatik. Kandungan POP yang tinggi dapat

diperoleh dari minyak sawit dan fraksi-fraksinya.

Sintesis CBE Secara Transesterifikasi Enzimatik

Banyak peneliti telah melakukan kajian sintesis komponen utama CBE

(POP, POS, SOS) secara interesterifikasi enzimatik dari berbagai jenis bahan

baku. Pada prinsipnya para peneliti menggunakan dua tipe reaksi interesterifikasi

enzimatik, yaitu reaksi transesterifikasi dan asidolisis. Transesterifikasi

merupakan reaksi pertukaran gugus asil antara dua ester, yaitu antara dua

triasilgliserol. Sedangkan asidolisis merupakan reaksi perpindahan gugus asil

antara suatu asam dengan suatu ester, atau dapat diartikan sebagai inkorporasi

asam lemak bebas baru ke dalam triasilgliserol (Willis dan Marangoni 2002).

Berbagai manipulasi dilakukan terhadap jenis dan rasio substrat, kondisi dan

waktu reaksi serta proses fraksinasi untuk menghasilkan komponen utama CBE.

Chang et al. (1990) melakukan transesterifikasi enzimatik antara minyak

biji kapas terhidrogenasi sempurna dengan minyak zaitun. Waktu reaksi optimum

untuk menghasilkan komponen utama CBE, POS adalah 4 jam. Setelah fraksinasi

aseton terhadap hasil interesterifikasi diperoleh rendemen sekitar 19% dari berat

minyak awal dengan komposisi triasilgliserol POS dan SOS masing-masing 23%

dan 28% serta titik leleh antara 29°C dan 49°C. Perbandingan substrat yang

digunakan dalam reaksi interesterifikasi antara minyak biji kapas dan minyak

zaitun adalah 1 :1, dengan konsentrasi enzim lipase (Lipozyme) 10%, sedangkan

reaksi dilakukan selama 4 jam pada suhu 70°C.

30

Liu et al. (1997) menggunakan karbon dioksida superkritis sebagai

medium untuk sintesis CBE secara interesterifikasi enzimatik dengan berbagai

jenis lipase. Di antara lima jenis lipase yang digunakan lipase IM-20 dari Mucor

miehei merupakan yang paling efektif dan spesifik dalam sintesis produk CBE

secara interesterifikasi dengan komposisi POP, POS dan SOS masing-masing

31.8%, 24.2% dan 4.3%. Etil eter asam stearat merupakan substrat yang kurang

baik untuk sintesis CBE dengan katalis lipase, sedangkan tristearin merupakan

donor asil terbaik untuk sintesis CBE diikuti oleh stearat anhidrat dan asam

stearat. Reaktor yang digunakan adalah reaktor tekanan tinggi 40 mL, yang diisi

dengan 0.09 g lipase amobil, 60 μL minyak sawit, 0.03 g tristearin, 5μL air dan

70μL campuran solven n-heksana dan t-butil alkohol (9 :1 v/v).

Lemak cocoa butter-like dipersiapkan oleh Abigor et al. (2003) dari

refined, bleached and deodorized palm oil (RBDPO) dan fully hydrogenated

soybean oil (FHSO) melalui interesterifikasi enzimatik. Lemak cocoa butter-like

diisolasi dari hasil interesterifikasi melalui kristalisasi fraksional dari aseton.

Distribusi TAG-nya mirip dengan CB, tetapi juga mengandung MAG dan DAG

yang dapat dihilangkan melalui kromatografi silika. Rasio berat RBDPO terhadap

FHSO 1.6 :1 menghasilkan TAG POP, POS dan SOS masing-masing 11%, 39%

dan 23% yang paling mendekati CB. Titik leleh produk murni (33.8°C) relatif

rendah dari CB (36°C) dengan rendemen sekitar 45% dari berat substrat awal.

Reaksi transesterifikasi dilakukan dalam vial bertutup (dalam beaker berjaket)

dengan pengaduk magnet. Reaksi dilakukan pada suhu 70°C selama 4 jam dengan

kecepatan pengaduk magnet 200 rpm dan jemlah enzim 10% dari berat substrat.

Sementara itu, Liu et al. (2007) melakukan optimasi reaksi interesterifikasi

(transesterifikasi) menggunakan lard dan tristearin (pada rasio mol 1.4) sebagai

substrat untuk menghasilkan analog CB dalam sistem SC-CO2 (Supercritical-

CO2

) pada 17 MPa, 50°C, pH 9 selama 3 jam dengan lipase amobil (Lipozyme

IM-20).

Sintesis CBE Secara Asidolisis Enzimatik

Asidolisis merupakan reaksi interesterifikasi yang paling banyak

digunakan untuk TAG terstruktur. Produksi CBE secara asidolisis enzimatik dapat

31

dilakukan dengan menggunakan lipase spesifik sn-1,3 yang mengkatalisis

inkorporasi asam stearat dan palmitat pada posisi sn-1,3 dari minyak awal yang

mengandung asam oleat pada posisi sn-2 sampai komposisi yang mirip dengan

CB diperoleh (Ciftci et al. 2009). Efisiensi dari reaksi asidolisis untuk produksi

CBE tergantung pada parameter reaksi yaitu rasio substrat, suhu reaksi, waktu

reaksi, konsentrasi enzim dan kandungan air (Ciftci et al. 2008).

Chong et al. (1992) melakukan inkorporasi asam stearat dalam olein sawit

dengan katalis lipase (Lipozyme IM20). Interesterifikasi enzimatik (asidolisis)

dilakukan tanpa solven antara olein sawit (1 kg) dengan asam stearat (0.5 kg).

Reaksi asidolisis berlangsung dalam reaktor gelas 5 L yang dilengkapi stirrer

mekanik (200 rpm) dan pemanas (60°C) selama 20 jam serta dengan konsentrasi

Lipozyme (10 % b/b minyak) dan air (1% v/b minyak). Hasil interesterifikasi

olein sawit memberikan formasi 39.3% triasilgliserol cocoa butter-like yang

diinginkan, yaitu SOS (10.8%), POS (18.6%) dan POP (9.9%). Sedangkan setelah

dilakukan fraksinasi menggunakan heksana dan aseton diperoleh fraksi dengan

komposisi triasilgliserol yang sangat mirip dengan cocoa butter, yaitu SOS

(29.6%), POS (44.1%) dan POP (15.3%). Rendemen yang diperoleh sekitar 25%

dari berat olein sawit awal.

Lipase amobil dari Rhizopus arrhizus digunakan untuk asidolisis TAG

palm mid fraction (PMF) dengan asam stearat dalam n-heksana menghasilkan

produk interesterifikasi dengan komposisi triasilgliserol yang mirip dengan

komposisi triasilgliserol cocoa butter, yaitu sekitar 80% (Mojovic et al. 1993).

Penambahan lesitin kedelai tanpa lemak secara signifikan meningkatkan konversi

substrat. Reaksi asidolisis antara PMF dengan asam stearat dilakukan dalam labu

Erlenmeyer (100 mL) dengan shaking (130 strokes per menit) pada 37°C selama

20 jam. PMF (1 g) dan asam stearat (0.7 g) dilarutkan dalam n-heksana jenuh air

(4 mL) dengan jumlah enzim lipase amobil yang ditambahkan sebanyak 0.1 gram.

Asidolisis olein dengan asam stearat untuk menghasilkan produk CBE

juga dilakukan oleh Satiawihardja et al. (2001). Kondisi terbaik yang diperoleh

adalah olein 6 gram, asam stearat 3 gram, lipozyme IM 0.6 gram, silika gel 3

gram, heksana 30 mL, suhu reaksi 55°C, rotary shaker 250 rpm, waktu reaksi 60

jam, dengan komposisi POP, POS dan SOS masing-masing 14.83%, 38.14% dan

32

23.69%, tetapi profil SFC yang dihasilkannya sangat berbeda dengan profil SFC

CBE, yaitu dengan nilai SFC yang masih sangat rendah untuk suhu di bawah

30°C. Fraksinasi yang dilakukan merupakan kombinasi fraksinasi solven (heksana

dan aseton) serta fraksinasi kering (pengaturan suhu).

Wang et al. (2006) mempersiapkan cocoa butter equivalent melalui

interesterifikasi dari minyak biji teh, metil palmitat dan metil stearat dengan

katalis lipase. Kondisi reaksi adalah rasio mol substrat 1:8:8 (minyak biji teh :

metil stearat : metil palmitat), kandungan air 10 mg/g, jumlah lipase amobil yang

ditambahkan 15% (b/b), suhu reaksi 35°C. Reaksi dilakukan selama 60 jam dan

setiap 5 jam dianalisis komposisi asil dalam TAG. Komposisi asil dari TAG CBE

adalah palmitoil, oleoil dan stearoil masing-masing 31.43% mol, 35.30% mol dan

29.26% mol.

Ciftci et al. (2009) menggunakan bahan baku refined olive pomace oil

(ROPO) untuk produksi cocoa butter like fat. Reaksi dilakukan secara asidolisis

dengan lipase spesifik-1,3 (Lipozyme IM) antara ROPO dengan asam palmitat

(PA) dan asam stearat (SA). Reaksi dilakukan pada suhu 45°C selama 8 jam,

dengan konsentrasi enzim 20% dari berat substrat. Produk dengan rasio mol

substrat 1:2:6 (ROPO:PA:SA) yang paling mirip dengan CB mengandung 11%

POP, 21.8% POS dan 15.7% SOS. Produk mempunyai puncak pelelehan pada

29.9°C.

Pinyaphong dan Phutrakul (2009) melakukan sintesis CBE dari minyak

sawit dengan katalis lipase Carica papaya. Penelitian ini memperlihatkan bahwa

komposisi CBE dipengaruhi oleh sumber asil donor, rasio substrat, kadar air

enzim, waktu reaksi, suhu reaksi dan jumlah enzim. Metil stearat merupakan

donol asil terbaik di antara metil stearat, etil stearat dan asam stearat. Kondisi

reaksi terbaik adalah rasio mol substrat 1:4 (minyak sawit : metil stearat), aktivitas

enzim 0,11, waktu reaksi 4 jam, suhu reaksi 45°C dan konsentrasi berat enzim

18%.

Fraksinasi Untuk Produksi Cocoa Butter Equivalents

Hidrogenasi, interesterifikasi, blending dan fraksinasi minyak dan lemak

merupakan metode modifikasi yang sering digunakan untuk mencapai target

33

kualitas produk berbasis lemak atau perbaikan proses. Selama modifikasi tersebut,

sifat-sifat fisik dan kimia dari minyak dan lemak awal dapat berubah. Di antara

semuanya, fraksinasi merupakan salah satu yang paling banyak diterapkan,

khususnya untuk modifikasi minyak sawit (Ramli et al. 2008). Fraksinasi

merupakan suatu metode fisik menggunakan sifat-sifat kristalisasi dari TAG

untuk memisahkan campuran ke dalam fraksi cair bertitik leleh rendah dan fraksi

padat bertitik leleh tinggi (Sarmidi et al. 2009). Konsep dari fraksinasi didasarkan

pada perbedaan titik leleh TAG (Huey et al. 2009).

Ada tiga jenis proses fraksinasi, yaitu fraksinasi kering, fraksinasi solven

dan fraksinasi deterjen. Pada dasarnya, fraksinasi kering melibatkan kristalisasi

fraksional minyak/lemak dengan mengendalikan suhu, diikuti dengan proses

filtrasi untuk memisahkan fraksi cair “olein” dari kristal padat (Calliauw et al.

2007), dengan penyaringan vakum atau membrane filter press (Mamat et al.

2005). Proses fraksinasi solven melibatkan kristalisasi TAG bertitik leleh tinggi

dari minyak/lemak yang dilarutkan dalam solven organik, biasanya heksana atau

aseton. Sesudah itu, padatan disaring vakum dan kemudian dicuci dengan solven

segar untuk menghilangkan secara sempurna sisa fraksi cair “olein” yang

terperangkap (Timms 1997, Salas et al. 2011). Pada fraksinasi deterjen, larutan

surfaktan digunakan untuk memindahkan bahan yang dikristalkan dari fase

minyak ke fase air untuk mempermudah pemisahan selanjutnya (Hamm 1995).

Fraksinasi kering dianggap sebagai metode yang ramah lingkungan dan

efektif secara ekonomi, karena merupakan proses fisik berdasarkan kristalisasi

minyak/lemak tanpa penambahan bahan kimia (Chaleepa et al. 2010). Walaupun

demikian, fraksinasi kering kurang efisien dan biasanya membutuhkan proses

multitahap untuk menghasilkan produk yang diinginkan. Fraksinasi solven lebih

efisien, karena dapat menghasilkan TAG disaturated yang sangat banyak dalam

satu tahap. Hal ini karena solven menginduksi kristalisasi β dari TAG yang

meningkatkan selektivitas dan stabilitas kristal. Kekurangannya adalah bahwa

fraksinasi solven membutuhkan biaya operasi yang lebih tinggi dan oleh karena

itu biasanya diterapkan untuk menghasilkan fraksi minyak yang bernilai tinggi

seperti confectionery fats dan CBE dari minyak yang kaya dengan asam lemak

jenuh (Salas et al. 2011).

34

Fraksinasi melibatkan dua tahap, yaitu kristalisasi selektif dan filtrasi

(separasi). Proses kristalisasi lemak dapat dibagi ke dalam tiga tahap dasar, yaitu

super cooling dari minyak/lemak, pembentukan inti kristal dan pertumbuhan

kristal (Zaliha et al. 2004). Keberhasilan fraksinasi lemak bergantung pada

perilaku fase TAG penyusunnya. Konsep dari perilaku fase ini tidak hanya

mengacu pada titik leleh dari TAG atau karakter polimorfiknya, tetapi juga

melibatkan campuran TAG yang berbeda pada keadaan cair dan padat (Calliauw

et al. 2007).

Kristalisasi lemak penting peranannya dalam mengendalikan sifat-sifat

fisik dari produk yang mengandung lemak yang dapat berada dalam bentuk

kristalin yang berbeda. Industri confectionery menginginkan bentuk βV, sebagai

polimorfisme optimal dalam pembuatan coklat. Bentuk βV merupakan fase

polimorfik stabil dengan titik leleh cukup tinggi bagi coklat untuk disimpan pada

suhu ruang dan cukup rendah bagi coklat untuk menjadi cairan yang lembut ketika

dipanaskan dalam mulut. Bentuk βV juga memberikan derak yang bersih,

penampakan yang mengkilap, dan warna yang optimal untuk coklat, tetapi bentuk

ini tidak dapat diperoleh dengan pendinginan sederhana (Maleky dan Marangoni

2008).

Untuk produksi CBE secara interesterifikasi enzimatik dalam industri

pangan, saat ini campuran substrat minyak dan asam lemak bebas dilewatkan

melalui suatu reaktor packed bed berisi enzim, diikuti dengan proses distilasi,

evaporasi, fraksinasi dan pemurnian (Liu et al. 2007). Fraksinasi uap pada kondisi

vakum merupakan proses distilasi yang dapat memberikan pemisahan fisik secara

sempurna untuk fraksi-fraksi bertitik leleh lebih rendah, seperti asam lemak bebas,

dari komponen bertitik leleh tinggi, seperti minyak dan lemak (Chong et al.

1992). Fraksi gliserida bebas asam lemak selanjutnya dapat dijadikan subyek

fraksinasi lemak konvensional seperti ekstraksi cairan-cairan countercurrent dan

kristalisasi dari solven untuk menghasilkan lemak dengan profil pelelehan tertentu

(Chang et al. 1990).

Menurut Hashimoto et al. (2001), penggunaan aseton (solven polar) lebih

selektif terhadap kristalisasi TAG simetrik (StUSt) daripada TAG non-simetrik

(StStU), sedangkan heksana (solven non polar) cenderung tidak selektif terhadap

35

kristalisasi kedua jenis TAG tersebut. DAG dapat dihilangkan sebagai fraksi cair

dengan fraksinasi aseton atau fraksi padat dengan fraksinasi heksana, tetapi

fraksinasi dengan banyak solven dinilai tidak ekonomis dan kurang efisien. Di sisi

lain, metode fraksinasi kering (pengaturan suhu) lebih murah secara ekonomi dan

lebih aman karena tidak menggunakan solven. Oleh karena itu, fraksinasi

multitahap sebagai kombinasi dari fraksinasi kering dan fraksinasi solven (aseton)

diasumsikan sebagai metode yang paling sesuai dan efisien untuk mendapatkan

komponen triasilgliserol simetrik.

Isolasi CB-like fat dilakukan oleh Abigor et al. (2003) menggunakan

fraksinasi aseton dengan pengaturan suhu, sedangkan pemurnian dilakukan

dengan kromatografi kolom silica gel 60 dengan eluen campuran heksana/eter.

Sedangkan Ciftci et al. (2009) melakukan isolasi CB-like fat dalam dua tahap.

Tahap pertama adalah netralisasi campuran reaksi (hasil interesterifikasi) untuk

menghilangkan asam lemak bebas, selanjutnya pemurnian dengan kromatografi

kolom silika gel. Netralisasi menggunakan KOH dalam etanol, sedangkan

pemisahan TAG dari monoasilgliserol (MAG) dan DAG dilakukan menggunakan

kromatografi kolom silika gel dengan eluen campuran petroleum eter/dietil eter.