MODIFIKASI MATRIKS MACROPOROUS UNTUK AMOBILISASI LIPASE SEBAGAI KATALIS SINTESIS ESTER FRUKTOSA OLEAT

HANI HILMANTO, Dr. Ir. Chusnul Hidayat

2014 | Tesis | S2 Ilmu dan Teknologi Pangan

Ester fruktosa oleat adalah non-ionik emulsifier yang mempunyai kapasitas dan stabilitas emulsi tinggi yang banyak digunakan dalam industri makanan, kosmetik, deterjen dan farmasi. Kelarutan fruktosa sering menjadi faktor dalam penurunan %yield ester fruktosa oleat . Tujuan dari penelitian ini adalah (i) memperoleh matriks macroporous modifikasi untuk amobilisasi lipase dan dapat memperbaiki sistem campuran yang tidak saling bercampur pada reaksi esterifikasi, (ii) memperoleh kondisi terbaik untuk amobilisasi lipase da n sintesis fruktosa oleat, dan (iii) memperoleh enzim amobil yang dapat digunakan berulang. Penelitian ini dilakukan dengan memodifikasi matriks agar memiliki karakter hidrofobik. Modifikasi lain dari matriks dilakukan dengan penambahan beberapa senyawa untuk mendapatkan karakter hidrofilik-hidrofobik. Kondisi terbaik jumlah garam yang ditambahkan dan waktu amobilisasi ditentukan, diikuti dengan penetuan kondisi terbaik %jumlah enzim amobil dan waktu reaksi esterifikasi yang digunakan. Pengujian stabilitas dilakukan untuk mengetahui seberapa banyak enzim dapat digunakan secara berulang. Karakterisasi matriks modifikasi dilakukan menggunakan FT-IR. Pembentukan ikatan antara amina dengan aldehid membentuk gugus imina (–C=N-) ditandai dengan kenaikan puncak pada bilangan gelombang 1667cm -1 . Kondisi terbaik amobilisasi dicapai dengan penambahan garam 0,5M NaCl untuk matriks P (9,27±0,06 mg lipase/g matriks) sedangkan matriks G tidak memerlukan garam untuk mencapai adsorpsi terbaik (9,12±0,6 mg lipase/g matriks). Waktu amobilisasi terbaik dicapai pada jam ke-2 untuk kedua jenis matriks. %yield terbaik esterifikasi dicapai dengan jumlah %enzim amobil pada matriks P sebesar 8% selama 24jam (77,34±0,79%) dan matriks G 6% selama 18 jam (85,43±0,2%). Enzim amobil pada matriks G dapat menghasilkan %yield yang lebih besar dari matriks P dengan selisih ~37% jika dibandingkan pada jumlah enzim dan kondisi reaksi yang sama. Stabilitas enzim amobil pada matriks G lebih baik daripada matriks P. Enzim amobil dapat digunakan sampai 6-7 siklus reaksi.

Fructose oleic ester is biodegradable and non-toxic emulsifier which has application in numerous areas including pharmaceuticals, cosmetics, detergents and food industries. The solubility between sugar and free fatty acid as substrates still persist leading in many cases to low conversion. The aims of the study are (i) to obtain a modified macroporous matrix for the immobilization of lipase, which can enhance the solubility of fructose in the oleic acid, (ii) to obtain the best conditions for lipase immobilization and esterification, and (iii) to obtain re useable matrix for esterification. This research was carried out by modifying the surface of the matrix in order to have a hydrophobic surface by adding 2-fenilpropionaldehid. Another modification of the matrix was done by adding glutaraldehyde followed by polyethylenimine and 2-fenilpropionaldehid to increase the hydrophilic character that can facilitate the dissolution of the substrate fructose and oleic acid. The best conditions of the immobilized lipase on a matrix was performed by the various concentration of salt in the buffer and the immobilization time. The immobilized lipase was used to catalyze synthesis of fructose oleic ester. The characteristic of matrix modification was performed by using FT-IR. The result showed that there was an increase in the peak area at wave nu mber 1667 cm -1 after modifying the matrix surface. It indicated that the imine groups (C= N) were formed by the reaction between the amine groups of matrix/polyethylenimine and the aldehyde groups of 2-fenilpropionaldehid/glutaraldehyde. The best conditions of immobilization was achieved by adding 0.5 M NaCl salt at buffer pH 7 for the hydrophobic matrix (9.27 ±0,06 mg lipase /g matrix) whereas the hydrophilic-hydrophobic matrix did not need salt in the buffer (9.12±0,6 mg lipase /g matrix). The maximum immobilization time was achieved at the 2 h for both types of matrix. The highest yield of esterification was achieved at a concentration of the immobilized matrix 8% with 24h reaction (77.34±0.79%) for the hydrophobic matrix and 6% with 18h reaction (85.43±0.2%) the hydrophilic-hydrophobic matrix respectively. The hydrophilichydrophobic matrix can produce higher sugar ester yield (81.42±3.61%) than the hydrophobic matrix (44.59±4.71%) when using the same amount of lipase on the matrix. The immobilized lipase can be used up to 6-7 cycles for esterification reaction.

Kata Kunci : ester fruktosa oleat, matriks P, matriks G, amobilisasi enzim