Rekayasa Proses Produk Buah Nyamplung Melalui Ekstraksi dan Transformasi Secara Komprehensif

Abstract

Kebutuhan akan material maju memiliki tingkat signifikan, dengan beberapa sektor utama yang diidentifikasi mencakup bidang kesehatan, farmasi, energi, dan pangan. Potensi bahan alam yang dapat dijadikan sebagai material maju salah satunya adalah tanaman nyamplung. Tantangan dari peluang pemanfaatan buah nyamplung masih cukup besar karena memerlukan penelitian integratif dari hulu hingga hilir antar bidang ilmu terkait yang dapat menunjang efisiensi dan efektifitas pengolahan industri. Biji nyamplung yang diekstraksi menghasilkan virgin oil dan minyak kasar. State of the art pada penelitian ini yaitu ekstraksi dan transformasi buah nyamplung menjadi produk yang bernilai melalui pengolahan buah nyamplung menjadi virgin calophyllum oil (VCphO) dengan memanfaatkan hasil samping ampas dan cangkang menjadi industrial calophyllum oil (ICO) dan resin, serta melakukan transformasi buah nyamplung menjadi alkid resin secara alkoholisis in situ. Penelitian ini bertujuan untuk menginvestigasi proses ekstraksi dan transformasi buah nyamplung dan manfaatnya secara komprehensif. Pada penelitian proses ekstraksi biji nyamplung dilakukan dengan menggunakan single screw press pada suhu ruang dan suhu 80-90 oC yang diawali dengan penjemuran buah nyamplung. VCphO yang diperoleh dikarakterisasi rendemen, bilangan asam, bilangan iod, viskositas, densitas, pH, antioksidan, total fenol, fitokimia, aktivitas antibakteri, dan senyawa kumarin dengan menggunakan GC-MS. Rendemen yang diperoleh sekitar 57 - 59% dengan bilangan asam sekitar 41,31 - 43,36 mg KOH/g. Proses ekstraksi pada suhu ruang dan suhu 80-90 oC tidak berpengaruh secara nyata terhadap rendemen VCphO. VCphO berpotensi untuk dijadikan sebagai bahan kosmetik. pH VCphO berkisar antara 4 -5,48 yang sesuai dengan pH kulit. VCphO mengandung % inhibisi antioksidan yang tinggi berkisar antara 48-57% dengan total fenol yang tinggi berkisar antara 1,21-2,64 mg GAE/g sampel, VCphO mengandung senyawa terpenoid, kuinon, flavonoid, fenol, dan steroid senyawa ini menunjukkan adanya antioksidan dan antibakteri pada VCphO. VCphO memiliki antibakteri yang sangat kuat terhadap bakteri P.acnes dan lemah pada bakteri S.epidermis. Hasil GC-MS VCphO menunjukkan terdapat senyawa turunan coumarin berupa hymecromone. Proses ekstraksi menghasilkan cangkang dan ampas yang masih mengandung minyak dan resin, sehingga perlu dilakukan ekstraksi biner untuk mendapatkan minyak dan resin. Cangkang dan ampas yang diperoleh dilakukan pengeringan hingga kadar air 5% dan cangkang buah nyamplung dikecilkan ukuran hingga mencapai 20 mesh. Ekstraksi dilakukan secara biner dengan perbandingan metanol dan heksan 4:2; 3:3; 2:4. Kondisi proses ekstraksi dilakukan pada suhu 50-60 oC dengan pengadukan 200 rpm. Hasil yang diperoleh pada penelitian ini, kondisi proses ekstraksi cangkang dan ampas nyamplung dengan menggunakan pelarut heksan dan metanol secara umum berpengaruh terhadap rendemen dan mutu minyak serta resin yang dihasilkan. Bilangan asam minyak berkisar antara 13- 16 mg KOH/g, viskositas berkisar antara 1,5-2 cSt, dan bilangan iod berkisar antara 75-77 g Iod/ 100 g bahan, sedangkan resin yang diperoleh memiliki bilangan asam sebesar 140-158 mg KOH/g, dan rendemen berkisar 2-4%. Minyak nyamplung yang diperoleh pada penelitian ini memiliki potensi untuk dijadikan bahan bakar nabati. Berdasarkan proses ekstraksi dan transformasi buah nyamplung menghasilkan hasil samping berupa ampas. Ampas tersebut dilakukan karakterisasi proksimat untuk melihat potensi pemanfaatannya sebagai hasil samping. Ampas buah nyamplung mengandung kadar air 10,9%, kadar abu 1,73%, lemak 2,57%, protein sebesar 28,56%, karbohidrat sebesar 56,23%, serat kasar sebesar 26,17% dan resin sebesar 5,75%. Kandungan protein pada ampas buah nyamplung dapat dimanfaatkan menjadi pakan ternak, kandungan karbohidrat ampas buah nyamplung apabila diolah lebih lanjut dapat dijadikan sebagai bioetanol, kandungan serat kasar dapat diolah menjadi produk papan partikel. Ampas buah nyamplung secara umum mengandung protein, karbohidrat, dan serat kasar yang cukup tinggi sehingga memiliki potensi untuk diolah lebih lanjut yaitu menjadi papan partikel, bio-oil, resin, plastisizer, dan bioenergy. Pengelolaan ampas buah nyamplung dapat mengurangi pencemaran lingkungan dan dapat meningkatkan nilai ekonomi. Transformasi buah nyamplung dilakukan dengan cara polimerisasi buah nyamplung menjadi alkid resin. Buah nyamplung yang sudah kering dilakukan pengecilan ukuran dan ditambahkan heksan dan metanol dengan perbandingan (v/v) 4:4; 4:5; dan 4:6 berdasarkan berat bahan baku. Penambahan katalis KOH 0,075 mol/L metanol dan direaksikan pada suhu 55 oC, 250 rpm selama 5 jam. Setelah selesai campuran didinginkan hingga suhu kamar. Filtrat yang diperoleh dievaporasi untuk menghilangkan heksan dan metanol. Ester nyamplung yang diperoleh dipanaskan pada suhu 130 – 160 oC reaksi dihentikan apabila sampel (ester nyamplung) larut dalam metanol. Setiap tahapan proses sintesis alkid resin dimasukkan nitrogen. Pada tahap kedua ester nyamplung dipanaskan kembali pada suhu 130 – 160 oC dengan penambahan asam ftalat:gliserol yang terbentuk pada tahap pertama sesuai dengan rasio (w/w) 0:1; 1:1; dan 2:1. Reaksi dihentikan apabila nilai bilangan asam sudah mencapai 8. Hasil penelitian menunjukkan bahwa buah nyamplung dapat dijadikan sebagai bahan baku pembuatan alkid resin. Hal ini ditunjukkan pada hasil pengujian FTIR dimana adanya gugus fungsional yang mengindikasikan terbentuknya alkid resin. Hasil pengujian bilangan asam menunjukkan bahwa semakin lama sintesis alkid resin maka bilangan asam alkid resin semakin kecil. Hasil pengujian viskositas dan densitas menunjukkan bahwa semakin lama waktu sintesis dan semakin banyak penambahan asam ftalat maka akan semakin tinggi viskositas dan densitasnya. Hasil pengujian bilangan iod menunjukkan adanya penurunan dikarenakan adanya dimerisasi pada saat pomerisasi. Waktu pengeringan alkid resin buah nyamplung tercepat yaitu selama 95 menit pada perlakuan perbandingan metanol terhadap bahan 6:1 dan 5:1 dan dengan penambahan asam ftalat 1:1. Alkid resin buah nyamplung larut dalam pelarut polar dan tidak larut dalam pelarut nonpola