Laporkan Masalah

Karakterisasi dan stabilitas oksidatif minyak biji kenari

DJARKASI, Gregoria Sri Suhartati, Promotor Dr. Ir. Slamet Sudarmadji, M.Sc

2008 | Disertasi |

Diketahui bahwa biji dalam buah kenari mengandung minyak cukup tinggi. Namun demikian, pemanfaatan minyak biji kenari tersebut masih sangat terbatas antara lain sebagai massage oil, skin care, dan bahan membuat sabun. Sedangkan berdasarkan pada komposisi kimia biji kenarinya, minyak kenari berpotensi untuk dijadikan sebagai sumber minyak nabati yang bermanfaat di bidang pangan. Dalam hasil pertanian yang mengandung minyak biasanya terdapat enzim lipase yang dapat memacu terjadinya hidrolisa minyak sehingga menghasilkan asam lemak bebas. Asam lemak bebas yang terbentuk relatif lebih mudah mengalami oksidasi. Seperti minyak nabati pada umumnya, minyak biji kenari diperkirakan mengandung asam lemak tidak jenuh lebih banyak daripada asam lemak jenuh. Minyak yang mengandung asam lemak tidak jenuh bersifat lebih peka terhadap reaksi oksidasi. Proses oksidasi minyak dapat menyebabkan timbulnya flavor yang tidak disukai (off-flavor), menurunkan sifat fungsional dan zat gizi. Proses oksidasi terdiri dari tiga tahap, inisiasi, propagasi, dan terminasi. Masing-masing tahap menghasilkan senyawa radikal berbeda-beda. Atas dasar itu, minyak akan mengalami proses oksidasi pada tingkat yang berbeda-beda tergantung pada jenis asam lemak dan tahap yang dialami. Selain itu, jenis minyak pada posisi Sn juga mempengaruhi mudah tidaknya asam lemak teroksidasi. Tujuan penelitian ini adalah mengetahui aktivitas spesifik enzim lipase indigenous biji kenari dan suhu optimumnya, mempelajari karakteristik fisik dan kimiawi minyak biji kenari dari dua spesies, Canarium indicum dan Canarium vulgare, mengetahui jenis asam lemak yang terdapat pada posisi Sn-1, Sn-2, dan Sn-3 dari trigliserida minyak biji kenari Canarium indicum dan Canarium vulgare, dan mengetahui stabilitas oksidatif minyak biji kenari terhadap suhu dan cahaya. Penelitian tentang karakteristik dan stabilitas oksidatif minyak biji kenari telah dilakukan. Penelitian ini mencakup beberapa tahap yang mencakup, pengujian aktivitas enzim lipase indigenous, ekstraksi minyak dengan berbagai metoda, pengujian karakteristik minyak hasil ekstraksi, analisa posisi Sn pada minyak kenari, dan stabilitas minyak kenari pada berbagai kondisi penyimpanan. Dari penelitian ini diketahui bahwa aktivitas spesifik enzim lipase indigenous biji kenari dari spesies Canarium indicum dan Canarium vulgare relatif sama. Aktivitas spesifik enzim meningkat dengan makin meningkatnya faktor purifikasi (FP). Pada ekstrak kasar Canarium indicum dengan FP=1 aktivitas spesifiknya 0,002 μmol/mg. Peningkatan FP menjadi 4,98 dengan pengendapan dalam amonium sulfat kejenuhan 70% aktivitas spesifik menjadi 0,011 μmol/mg. Selanjutnya pemurnian dengan kolom kromatografi dengan matriks sephadex G-100 FP=55,39 memberikan aktivitas spesifik 0,122 μmol/mg. Hal yang sama terjadi pada biji kenari dari spesies Canarium vulgare, aktivitas spesifik 0,003 μmol/mg. Peningkatan FP menjadi 4,57 dengan pengendapan dalam amonium sulfat kejenuhan 70% aktivitas spesifik menjadi 0,012 μmol/mg. Selanjutnya pemurnian dengan kolom kromatografi dengan matriks sephadex G- 100 FP=51,04, aktivitas spesifiknya menjadi 0,130 μmol/mg. Suhu optimun enzim lipase endogenous biji kenari dari spesies Canarium indicum dan Canarium vulgare sama yaitu 40°C. Kandungan asam lemak bebas biji kenari segar Canarium indicum adalah 0,19±0,06 % dan Canarium vulgare 0,20±0,04 %. Setelah pengeringan asam lemak bebas Canarium indicum 0,30±0,04 % dan Canarium vulgare 0,37±0,06 %. Kandungan asam lemak bebas terjadi peningkatan selama penyimpanan. Diyakini bahwa perbedaan dan peningkatan asam lemak bebas baik segar maupun setelah penyimpanan ada hubungan dengan enzim lipase indigenous biji kenari. Ekstraksi minyak dilakukan dengan menggunakan beberapa metoda, metoda pengepresan, maserasi, dan soxhlet terhadap Canarium indicum dan Canarium vulgare. Dengan metoda tersebut diperoleh rendemen yang berbedabeda. Rendemen minyak tertinggi diperoleh dengan menggunakan metode soxhlet. Rendemen minyak (berdasarkan berat minyak/berat bahan) dari Canarium indicum dan Canarium vulgare yang diekstraksi dengan metoda pengepresan, maserasi, dan soxhlet secara berurut-urut adalah 50,05±1,52 dan 51,14±1,12, 52,81±3,87 dan 54,54±2,51, dan 66,73±0,53 dan 67,01±0,83 %. Karena metoda Soxhlet dilakukan pengecilan ukuran bahan (biji kenari) dan menggunakan pemanasan, maka pelarutan minyak dengan pelarut organik (nheksan) berlangsung lebih baik, sehingga minyak yang terekstrak lebih tinggi. Karakteristik minyak kenari kedua spesies yang diamati adalah sifat fisik dan kimianya. Sifat fisik yang diamati meliputi; densitas relatif, indeks bias dan titi cair. Selanjutnya, sifat kimia yang diamati meliputi; angka iodin, angka penyabunan, tokoferol, total karoten, kandungan asam lemak bebas, angka peroksida, dan komposisi asam lemak pada minyak kenari. Minyak biji kenari dari spesies Canarium indicum dan Canarium vulgare, mempunyai kisaran densitas relatif 0,904 – 0,912 g/cm³, indeks bias pada suhu 30°C adalah 1,463 – 1,464, dan titik cair 22 – 23 °C. Sedangkan sifat kimia yang meliputi angka iodin adalah 57 – 61 g iod/100 g minyak, angka penyabunan adalah 177 – 195 mg KOH, tokoferol 710 – 1140 ppm, total karoten adalah 292 – 619 μg/100 g, kandungan asam lemak bebas adalah 0,27 – 2,59 % (sebagai asam oleat), dan angka peroksida adalah 1,74 – 3,60 meq/kg minyak. Komposisi asam lemak minyak kenari adalah asam oleat oleat (44,40 – 47,00 %), asam palmitat (24,69 – 26,83 %), asam stearat (13,67 – 15,51 %), asam linoleat (10,72- 13,51 %), dan asam linolenat (0,29 – 0,43 %). Kandungan asam lemak tidak jenuh dalam minyak biji kenari relatif lebih tinggi dibandingkan dengan asam lemak jenuh. Minyak dengan komposisi asam lemak seperti ini cenderung lebih peka terhadap reaksi oksidasi. Namun demikian, stabilitasnya juga dipengaruhi oleh antioksidan alami yang terdapat di dalamnya, seperti tokoferol dan karoten. Hasil analisa penentuan distribusi posisi asam lemak minyak biji kenari menunjukkan bahwa asam oleat dan asam palmitat dominan terdistribusi pada posisi Sn-2 dalam molekul trigliserida. Dibandingkan minyak nabati lain, sebagai contoh minyak olive, minyak kenari merupakan minyak nabati yang unik karena mempunyai asam lemak jenuh cukup tinggi (asam palmitat, 24,55 – 26,86%) pada posisi Sn-2. Asam palmitat yang cukup tinggi pada posisi Sn-2 dalam minyak biji kenari dapat digunakan sebagai bahan sumber komponen lemak pada susu formula bayi. Minyak biji kenari yang disimpan selama 35 hari pada suhu 30°C dan 40°C menunjukkan bahwa angka peroksida dan TBARS terjadi peningkatan. Kandungan angka peroksida minyak Canarium indicum kasar, Canarium indicum yang dimurnikan, Canarium vulgare kasar, dan minyak Canarium vulgare yang dimurnikan setelah disimpan selama 35 hari pada suhu 30°C secara berurut-urut 2,17, 4,35, 3,36, dan 3,77 meq/kg minyak dan pada suhu 40°C adalah 6,21, 19,09, 8,12, dan 17,23 meq/kg minyak. Sedangkan kandungan TBARS pada suhu 30°C secara berurut-urut 4,55, 7,78, 5,70, dan 6,58 μmol MDA/kg minyak dan pada suhu 40°C adalah 9,99, 55,46, 12,46, dan 43,62 μmol MDA/kg minyak. Peningkatan angka peroksida dan TBARS terjadi secara signifikan pada suhu 40°C untuk minyak biji kenari yang dimurnikan. Kandungan tokoferol dan karoten dalam minyak biji kenari kasar berperan sebagai penangkap radikal bebas sehingga minyak tersebut lebih stabil. Pengujian secara sensoris terhadap flavor minyak biji kenari menunjukkan sampai hari ke 21 memperoleh nilai 3,6 (tidak tengik). Angka ini menunjukkan bahwa minyak biji kenari dengan penyimpanan selama 21 hari tidak mengalami ketengikan. Kandungan angka peroksida minyak biji kenari kasar adalah 3,73±0,16 meq/kg minyak (Canarium indicum) dan 4,18±0,24 meq/kg minyak (Canarium vulgare). Minyak biji kenari baik yang kasar maupun yang dimurnikan dari spesies Canarium indicum dan Canarium vulgare yang diberi cahaya fluoresen dengan intensitas 4000 lux selama 8 jam menunjukkan peningkatan pembentukan asam lemak bebas, angka peroksida, dan angka TBARS. Angka peroksida minyak yang dimurnikan setelah diberi cahaya selama 8 jam adalah 10,05±0,33 meq/kg minyak untuk Canarium indicum dan 14,80±1,35 meq/kg minyak untuk Canarium vulgare. Sedangkan minyak biji kenari kasar untuk Canarium indicum dan Canarium vulgare secara berurut-urut adalah 3,12±0,17 meq/kg minyak dan 3,85±0,28 meq/kg minyak. Dengan laju pembentukan hidroperoksida untuk minyak biji kenari kasar dan yang dimurnikan adalah 0,25 dan 1,42(Canarium indicum) dan 0,31 dan 2,20 (Canarium vulgare). TBARS minyak biji kenari yang dimurnikan lebih tinggi (24,15±2,78 μmol MDA/kg minyak untuk Canarium indicum dan 21,85±4,38 μmol MDA/kg minyak untuk Canarium vulgare) dari pada minyak biji kenari kasar (9,20±0,27 μmol MDA/kg minyak untuk Canarium indicum dan 12,80±1,09 μmol MDA/kg minyak untuk Canarium vulgare). Sedangkan laju peningkatan TBARS minyak biji kenari Canarium indicum adalah 1,41 dan 3,46 dan Canarium vulgare adalah 2,02 dan 3,29. Minyak biji kenari yang dimurnikan lebih mudah mengalami fotooksidasi dibandingkan dengan minyak biji kenari kasar. Hal ini disebabkan pada minyak biji kenari kasar mengandung tokoferol dan karoten yang berperan sebagai quencher oksigen singlet.

It’s known that canarium seed contain high oil. But, the use of this seed is still very restricted, only for massage oil, skin care, and soap production. Based on the chemical characteristic of canarium seed, the oil has very high potency to be used as edible oil. In general, plant oil resources commonly has lipase enzyme which can hidrolyze oil to free fatty acids. The free fatty acid formed relatively easier to be oxidazed than that of in the form of triglyserides. Like other plant oils, canarium oil is predicted has higher unsaturated fatty acids than that of saturated fatty acids. Oil with high content of unsaturated fatty acids more sensitive to oxidation reaction. Oxidation process can cause the formation of off-flavor, decrease its functional properties and nutritive value. Oxsidation process consists of three steps, initiation, propagation, and termination. Each of step produce different radical substances. Based on this fact, the oil will oxidize at the different level which is influenced by the fatty acid and level of oxidation. In addition, kind of fatty acid at the Sn position also affect on the oxidation process. The aims of the research are to investigate the specific activity of endogenous lipase enzyme and its optimum temperature, to study physical and chemical characteristics of canarium oils both for species Canarium indicum and Canarium vulgare, analyze kind of fatty acids at the Sn-1, Sn-2, and Sn-3 position, and to investigate the oxidative stability of canarium oil under the temperature and light influences. Research about characteristics and stability oxidative canarium oil has been conducted. The research has been done through several steps; analyze activity of endogenous lipase, oil extraction with same methods, characteristic measurement of extracted oil, Sn distribution analyses, and stability of Canarium oils during storage. The research proceeds with measurement activities of endogenous enzyme extracted from canarium kernel. From the research konwn that activities of lypase endogenous from Canarium indicum and Canarium vulgare are similar. It’s known that the more purification factor (PF) attained the higher specific activity (SA) achieved. Crude extract for Canarium indicum with FP=1 gives the SA=0.033 μmol/mg. When the PF is increased become 4.98 with saturation 70 % sodium sulphate, the SA value become 0.16 μmol/mg. Then, purification with sephadex G-100 for column chromatography cause the PF increase to 55.54 and the SA is 1.83 μmol/mg. In addition, for Canarium vulgare the higher PF give the more SA. Crude extract for Canarium vulgare with FP=1 gives the SA=0,033 μmol/mg. When the PF increase becomes 4.57 with saturation 70 % sodium sulphate, the SA value is 0.17 μmol/mg. Then, purification with sephadex G-100 for column chromatography, the PF increase to 51.13 and the SA is 1.94 μmol/mg. The optimum temperature of endogenous lipase from Canarium indicum is similar to lipase endogenous from Canarium vulgare, i.e 40°C. The free fatty acid content of Canarium indicum and Canarium vulgare kernel are 0.19±0.06% and 0.20±0.04%, respectively. After drying, free fatty acid content of Canarium indicum and Canarium vulgare kernel increase to 0.30±0.04% and 0.37±0.06%, respectively. The increase of free fatty acid has positive correlation with lipase activities. The oil extraction is done by pressing, maceration, and soxhlet methods. The highest yield achieved with soxhlet method. The yield of canarium oil from Canarium indicum and Canarium vulgare by pressing, maceration, and soxhlet methods are 50.05±1.52% and 51.14±1.12%, 52.81±3.83% and 54.54±2.51%, and 66.73±0.53% and 67.01±0.83%, respectively. Since the Soxhlet method proceeded with size reduction (canarium nuts) and introduced by heat treatment, oil extraction with organic solvent better than that of others, so the oil extraced from the seeds become higher. Characteristic of oil observed involve physical and chemical characteristic. Physical characteristic which is consist of relative density, refraction index at 30 °C, and melting point for both C. indicum and C. vulgare give the rank value 0.90-0.91 g/cm3 and 1.46-1.46, and 22-23 °C. In addition, chemical characteristic involve iodine value, soaping value, tocopherol content, carotene total, free fatty acid (as oleic acid), and peroxide value for both C. indicum and C. vulgare are 57- 61 g iod/100g oil, 177-195 mg KOH, 710-1140 ppm, 292-619 μg/100g, 0.27- 2,59%, and 1.74-3.60 meq/ kg oil. Fatty acid composition of canarium oil are oleic acid (44,40 -47,00 %), palmitic acid (24,69 – 26,83 %), stearic acid (13,67 - 15,51 %), linoleic acid (10,72 – 13,51 %), and linolenic acid (0,29 – 0,43 %). Unsaturated fatty acids content in canarium seeds relative higher than their saturated fatty acids. Oil which such composition tend more sensitive to oxidative reaction. But, its stability also is influenced by natural antioxidant in it, such as tocopherols. The results of fatty acid distribution of canarium oil show that oleic and palmitic acids are the dominant fatty acids which distributed on Sn-2 position in the triglyseride molecules. Compare to other oil, such as olive oil, canarium oil is unique oil because it has high saturated fatty acid (palmitic acid 24.55-26.86 %) on Sn-2 position. With higher palmitic acid on Sn-2 position, canarium oils can be used as one of oil-based materials for infant milk formulation. Canarium oil which is stored for 35 days at 30 °C and 40 °C showed that peroxide value and TBARS increase drastically. Peroxide content of crude and purified Canarium indicum, crude and purified Canarium vulgare oils after 35 days storage at 30 °C are 2.17, 4.35, 3.36 and 3.77 meq/kg oil, respectively, and at 40 °C are 6.21, 19.09, 8.12, and 17.23 meq/ kg oil. While TBARS content at 30 C are 4.55, 7.78, 5.70, and 43.62 μmol MDA/ kg oil, and at 40 °C are 9.99, 55.46, 12.46, and 43.62 μmol MDA/ kg oil, respectively. The increase of peroxide value and TBARS occur significantly at temperature 40 °C for purified canarium oil. Tocopherol and caroten in crude canarium oil act as free radical scavenger so the oil more stable. Organoleptic test for canarium oil show that until the 21st days, acceptance level of panelist is 3.6, means it doesn’t rancid yet. Peroxide content of canarium oil is 3,73±0,16 meq/kg oil (Canarium indicum) and 4,18±0,24 meq/kg oil (Canarium vulgare). Oxidation stability in crude and purified canarium oils under the fluorescent light 4000 lux during 8 hours is observed. The result showed that rate of hydroperoxide formation which is measured with peroxide value for Canarium indicum oil are 0.25 and 1.42 while for Canarium vulgare are 0.31 and 2.20. The rate of TBARS increasing in Canarium indicum oil with the value of 1.41 and 3.46 and Canarium vulgare are 2.02 and 3.29. Purified canarium oil easier to be photo-oxidazed compare to crude canarium oil. The reason is that crude canarium oil contain more tocopherol and caroten which acts as singlet oxygen quencer.

Kata Kunci : Minyak biji kenari,Sifat fisiko kimia minyak,Stabilitas oksidatif, Canarium nut oil, physico-chemical properties of oil, oxidative stability


    Tidak tersedia file untuk ditampilkan ke publik.