| dc.description.abstract | Monodiasilgliserol (MDAG) dan turunannya merupakan pengemulsi yang banyak digunakan dalam industri pangan. Produk MDAG dari bahan baku Refined Bleached Deodorized Palm Stearin (RBDPS) memiliki komposisi asam lemak jenuh yaitu asam palmitat sebesar 55,69±0,45% dan asam lemak tak jenuh yaitu asam oleat sebesar 31,34±1,74%. Komposisi ini berbeda dengan MDAG komersil (MDAG-K) yang memiliki komposisi dominan berupa asam lemak jenuh yaitu asam palmitat sebesar 55,92±0,77% dan asam stearat sebesar 42,58±0,52%. Perbedaan komposisi tersebut menghasilkan MDAG berbahan baku RBDPS (MDAG-RBDPS) yang memiliki karakteristik berbeda dengan MDAG-K, sehingga dapat memperkaya jenis pengemulsi nabati berbahan baku minyak sawit.
Monodiasilgliserol umumnya berupa campuran MAG, DAG dan sisa TAG. Monoasilgliserol (MAG) diketahui sebagai pengemulsi dengan kinerja lebih baik dibandingkan dalam bentuk MDAG, sehingga fraksinasi MAG telah banyak dikembangkan saat ini. Karakteristik MAG yang bersifat polimorfis dan tidak stabil pada suhu tinggi menyebabkan teknik fraksinasi MAG dan DAG sulit dilakukan. Destilasi molekuler telah dikembangkan untuk fraksinasi dan purifikasi MAG, namun teknik ini membutuhkan investasi cukup besar. Berdasarkan hal tersebut, diperlukan metode fraksinasi yang sederhana yaitu ekstraksi pelarut untuk dapat memisahkan MAG dan DAG dari MDAG.
Tahapan kritis untuk ekstraksi pelarut adalah penentuan jenis dan komposisi pelarut yang digunakan. Jenis pelarut yang digunakan sangat terbatas karena faktor keamanan pangan. Penentuan pelarut menjadi suatu tantangan tersendiri dikarenakan karakteristik MAG, jenis pelarut yang sangat terbatas, serta variasi komposisi MDAG yang sangat tergantung pada bahan baku. Pemilihan pelarut secara eksperimental membutuhkan waktu dan biaya yang tidak sedikit. Berdasarkan hal tersebut, penelitian dilakukan secara terintegrasi antara eksperimen laboratorium dan komputasi melalui pendekatan model Quantitative Structure Property Relationships (QSPR) untuk screening jenis dan komposisi pelarut yang akan digunakan untuk proses ekstraksi.
Evaluasi kelarutan MDAG-RBDPS berdasarkan diagram terner menunjukkan bahwa pelarut biner heksana:etanol (60:40) memberikan tingkat kelarutan optimum pada suhu ruang, dibandingkan dengan pelarut tunggalnya. Model QSPR untuk kelarutan MDAG-RBDPS dalam pelarut tunggal dan biner menunjukkan bahwa deskriptor ? momen dipol (?µ), E HOMO, E LUMO, energi elektronik, energi gap HOMO-LUMO (?E1, ?E2), softness (S), indeks elektrofilisitas (?), dan transfer elektron (?N) memiliki dampak signifikan dalam menentukan kelarutan MDAG. Baik model kelarutan pelarut tunggal maupun biner dapat memberikan hasil prediksi yang memuaskan: kuadrat koefisien korelasi (R2pred) adalah 0,933 dan 0,948, dan kesalahan root-mean-square (RMSE) masing-masing adalah 0,075 dan 0,031 untuk seluruh kumpulan data. Model dianggap valid karena memiliki nilai R2pred = 0,6 dan RMSE < 0,3. Penelitian ini memberikan metode baru dan efektif untuk memprediksi kelarutan MDAG-RBDPS dalam sistem pelarut food grade tunggal dan biner.
Pelarut biner heksana:etanol digunakan untuk proses ekstraksi MDAG-RBDPS. Tiga metode ekstraksi yang berbeda, yaitu ekstraksi padat-cair, ekstraksi cair-cair dan ekstraksi cair-cair berbantuan silika multi-tahap, digunakan untuk memfraksinasi MDAG-RBDPS. Ekstraksi cair-cair berbantuan silika multi-tahap memberikan kinerja pemisahan yang lebih baik daripada ekstraksi padat-cair dan cair-cair. Metode ekstraksi ini menggabungkan dua mekanisme pemisahan, yaitu adsorpsi pada silika dan kelarutan dalam pelarut yang sesuai. Metode ini memiliki potensi untuk fraksinasi MDAG-RBDPS dan produksi fraksi kaya MAG dan fraksi kaya DAG.
Ekstraksi cair-cair dengan bantuan silika multi-tahap digunakan untuk memfraksinasi MDAG-RBDPS menjadi fraksi kaya MAG dan fraksi kaya DAG. Respon Surface Methodology (RSM) digunakan untuk mengoptimalkan parameter ekstraksi. Perhitungan menggunakan response optimizer menunjukkan bahwa suhu ekstraksi 39,29 °C, waktu ekstraksi 30,15 menit dan konsentrasi MDAG 38,10 %b/b, mampu mencapai kemurnian MAG sebesar 89,72%. Hasil optimasi model diverifikasi secara eksternal di laboratorium. Ekstraksi dilakukan dengan menggunakan parameter optimal dan diulang 5 kali. Parameter optimal yang digunakan di laboratorium adalah suhu sebesar 39,0±1,0 °C, waktu ekstraksi selama 30,0±1,0 menit dan konsentrasi MDAG sebesar 38,0±1,0 %b/b. Hasil eksperimen menunjukkan hasil ekstraksi pada tahap 3 memperoleh komposisi MAG sebesar 89,86±3,91%. Rendemen yang diperoleh pada tahap 3 sebesar 12,70±1,94 %b/b, menjadi tantangan bagi pengembangan metode ekstraksi ini ke depannya.
Hasil fraksinasi dikarakterisasi untuk nilai Solid Fat Content (SFC), titik leleh maupun titik kristalisasi menggunakan Differential Scanning Calorimetry (DSC). Fraksi kaya MAG dan fraksi kaya DAG memiliki kurva SFC yang lebih landai pada suhu 30-45 °C dibandingkan dengan fraksi MAG-DAG, sesuai untuk diaplikasikan pada produk-produk pangan yang memiliki rentang plastisitas lebar. Sementara itu fraksi MAG-DAG memiliki kurva SFC yang cenderung lebih curam pada suhu 30-45 °C, sesuai untuk diaplikasikan pada produk pangan yang keras pada suhu di bawah 30 °C, namun segera meleleh pada perubahan suhu yang sempit. Hasil penelitian menunjukkan terdapat keterkaitan antara jenis dan komposisi asam lemak, serta profil asil gliserol terhadap karakteristik termal seperti nilai SFC, titik leleh dan titik kristalisasi. Informasi tersebut berguna untuk memprediksikan karakter termal pada sampel pengemulsi berbasis lemak. | |
